Differentielle Uebertragung mit einer Leitung

[Tobias Baumann]

Ja. Ich hatte da tatsaechlich mal angerufen. War niemand da der
mir helfen konnte und man hatte mir versprochen mich zurueckzu-
rufen. Also das ist jetzt so 5 Monate her.

Ich hatte dann nochmal eine E-Mail geschrieben - auf Antwort warte
ich immer noch. Fuer mich ist die Sache gestorben ...

Ich weiss gerade nicht wie der Stand der Dinge bei uns ist, aber bisher
hab ich noch ncihts mitbekommen, dass sich bei der Sache etwas getan
hat. Wird wohl auf das gleiche Problem rauslaufen, womit die Sache fuer
uns wohl auch gestorben ist.

Viele Gruesse,
Tobias

 

[Tobias Baumann]

Am 09.01.2014 17:49, schrieb Ralph A. Schmid, dk5ras:

Das ist halt einfach eine HF-Anwendung. Sprich, ohne Impedanzsprünge
sauber angepaßt von chip zu chip... sitzen die ICs auf einer Platine,
dann sollte das als Streifenleitung berechnet schon machbar sein.

Leider nicht der Fall, dass ist im Moment eifnach nur ein Stueck Draht
und soll am Ende ein ca. 5m langes Kabel sein.

Viele Gruesse,
Tobias

 

[Tobias Baumann]

Also ich habe das schon mehrfach gemacht - auch bei 6.25Gbit und z.T.
auch bei 10Gbit.
Wichtig ist, dass der DC-Pegel passt - sonst reicht der diff. Pegel
nicht aus um den Eingang entsprechend auszusteuern. Wenn TX-DC-Pegel
und RX-DC-Pegel nicht uebereinstimmen sollte man ein DC-Block einfuegen.
Die unbenutzen Eingaenge muss man aus eben diesem Grund mit DC-Block
und 50Ohm abschliessen. Sowohl beim Sender als auch beim Empfaenger.
Alle Messgeraete o.ae. brauchen entsprechen ein DC-Block.
Aber das ist alles ein Spiel mit dem Feuer weil es keine wirklich
Zuverlaessige Variante ist.
Die "richtige" Loesung waere ein passender Balun um aus dem diff.
Signal ein single-endet Signal zu machen. Auch hier wieder auf
den DC-Pegel achten - insbesondere weil man bei diesen Frequenzen
keinen klassischen Balun mit Mittelanzapfung wird verwenden sondern
einene Balun mit Serienwicklungen (Transmission-Line).
Die Kondensatoren sollten auch gut Dimensioniert sein. Bei 8B10B Kodier-
rung kann man relativ kleine Kondensatoren verwenden weil der nieder-
frequente Teil im Spektrum nicht da/vernachlaessigbar ist.
Wenn das nicht geht dann gibt es sehr schoene (teure) breitbandige
Kondensatoren.
Wenn die Leitung doch laenger geworden ist oder der Balun nicht so
Arbeitet wie man sich das Vorstellt kann man am Empfaenger mit einem
Limiting-Amplifier noch eine Menge herausholen und den Pegel wieder
aufhuebschen. Entsprechende Bausteine gibt es von Analog, TI und
Hittite und sicher noch anderen Herstellern.
Diese Limiting-Amplifier sind jedoch ohne Eingangssignal nicht sta-
biel und schwingen ggf. fleissig weswegen diese auch ein Signal-Detect
und meistens eine Mute-Funktion haben.

Fuer diese Erklaerung fehlt mir leider das noetige Knowhow. Daher hab
ichs mal ausgedruckt und an den Elektroniker weitergegeben. Ich wuerde
dann nochmal Rueckmeldung geben, wenn sich etwas in der Richtung getan hat.

Viele Gruesse,
Tobias

 

[Tobias Baumann]

> Die einfachste Lösung wäre wohl die existierende Lösung aufzudoppeln und immer zwei bits gleichzeitig zu übertragen.

Das ist leider nicht erwuenscht. Wenn die Uebertragung differentiell
sein darf, waere ich schon aus dem Schneider, aber man will sich die
eine Signalleitung sparen.

Viele Gruesse,
Tobias

 

[Tobias Baumann]

So weit ich es diesem Thread entnehmen konnte, geht es darum:

- Zwei FPGAs sollen miteinander kommunizieren
- Im fertigen System sind die beiden FPGAs mehrere Meter voneinander
entfernt
- Im fertigen System wird eine asymmetrische Leitung mit entsprechendem
dediziert aufgebautem Treiber/Empfänger verwendet
- Die Kommunikationsports an den FPGAs sind für symmetrische
Übertragung konfiguriert
- Im Testaufbau sind die FPGAs nur wenige Millimeter bis Zentimeter
voneinander entfernt

Punkt 1 bis 4 sind soweit richtig. Im Testaufbau wird sogar nur ein FPGA
verwendet in dem ich die Transmit und Receiver Logikbloecke unabhaengig
voneinander betreibe. Datenuebertragung findet dann ueber einen FMC
Stecker statt, an dem die RX und TX Pins (plus Terminierungs Elektronik)
miteinander verloetet sind.

Die Treiber/Empfänger für hohe Datenraten, die ich bisher gesehen habe,
werden üblicherweise symmetrisch angesteuert, auch wenn die
Übertragungsleitung asymmetrisch ist.
Damit wäre es sinnvoll, die betreffenden Ports an den FPGAs symmetrisch
zu konfigurieren (was offenbar sowieso der Fall ist), damit sie direkt
symmetrisch mit Treiber/Empfänger verbunden werden können und im
fertigen System eine optimale Übertragung zwischen FPGA/Treiber bzw.
Empfänger/FPGA gewährleistet ist.

Für den Testaufbau können dann die beiden FPGAs ebenfalls direkt
symmetrisch miteinander verbunden werden, da die entsprechenden Ports ja
schon passend konfiguriert sind. Damit ist kein Gemurkse notwendig, um
zwei symmetrische Ports irgendwie auf single-ended umzuwürgen.

Selbst wenn Treiber/Empfänger verwendet werden, die asymmetrisch
angesteuert werden sollen, ist das für den Testaufbau irrelevant, wenn
die FPGA-Ports sowieso symmetrisch konfiguriert sind. Dann muss sich
derjenige, der die Hardware des fertigen Systems entwirft, Gedanken um
die Adaptierung machen. Im Testaufbau kann man die Ports trotzdem
symmetrisch verbinden, denn sie sind ja eh symmetrisch konfiguriert.

Im Prinzip stimmt das so alles. Allerdings geht es in einem ersten
Schritt rein um das Verbindungskabel zwischen den FPGAs. Dieses wird eu
konzipiert und soll supertoll werden und keine Ahnung was fuer Features
haben. Ich entwickle den Testaufbau um hinterher das Kabel zu
spezifizieren und zu sagen: Mit diesem Kabel, kann ich bei dieser
Datenrate, mit diesem Datenprotokoll, die Daten bei soundsoviel
Bitfehler uebertragen. Diese Logik existiert bereits. Spater, wenn das
Kabel spezifiziert ist, geht es los um erste Anwendungen zu machen.
Diese koennte ich natuerlich jetzt schon entwickeln, mit einer Loesung
die hier auf meinem Schreibtisch auch funktioniert. Aber mal will es
jetzt unbedingt erstmal schaffen diese single ended Kabelloesung
hinzubekommen.

Ob es so Sinn macht oder nicht mag ich nicht beurteilen, ich bin mir
aber sicher, dass man produktiver arbeiten kann.

Viele Dank und Gruesse,
Tobias

 

[Tobias Baumann]

Geht eigentlich eine eSata 6-Gigabit Verbindung noch bei 5 Meter Leitungslänge ?
Wenn ja, dieses abkupfern.

Diese uebertraegt leider auch differentiell, genau dass soll vermieden
werden. Waere eine differentielle Uebertragung erwuenscht, wuerde das
schon lang laufen.

Noch lieber waere mir Glasfaser, aber das geht in unserem Fall nicht.

Viele Gruesse,
Tobias

 

[Joerg]

Tobias Baumann wrote:

Ein paar cm sind ohne Treiber machbar, aber bei diesen Geschwindigkeiten
musst Du auf sauber ausgerechnete Wellenwiderstaende, wenig Stosstellen
und saubere Terminierung achten. Die Eingangskapazitaet des Empfaenger
muss natuerlich minimal sein, sonst geht eine eklige Kompensiererei los.

Das bemerke ich gerade auch. Im Moment schaffe ich es eine erfolgreiche
Verbindung aufzubauen, wenn die Drahtlaenge ca. 10 mm ist. Bei 100 mm
bricht alles zusammen. Dazu kommen noch die Leiterbahnlaengen auf der
Platine.

Um den Aufbau etwas zu spezifizieren:

MGT P Ausgang -> ca. 5 cm Leiterbahn -> FMC Buchse -> FMC Stecker -
Draht und Terminierungen -> FMC Stecker -> FMC Buchse -> ca. 5 cm
Leiterbahn -> 100 nF -> MGT P Eingang

Ich weiss nicht was MGT P ist, bin Analogix. Aber ich vermute stark,
dass das Problem bei "Draht" liegt. Einige Zentimeter mag wenig klingen.
Wenn das aber ein unkontrolliert durch die Luft laufendes Stueck Draht
ist, wird das zur Spule. Bei 6GHz und den dort kurzen Wellenlaengen
werden 100mm zur Antenne. Draht kann man nur nehmen, wenn dessen
Impedanz gegenueber dem Rest der Welt (hauptsaechlich Masse) definiert
und konstant ist. Als eine "Transmission Line". Die muss nicht
symmetrisch bzw. differenziell sein, aber die Impedanz muss definiert,
die gleiche wie die der Leiterbahn, und konstant sein.

Selbiges fuer den N Kanal. Ein und Ausgang gehoeren zum gleichen FPGA.
Draht und R/C fuer die Terminierungen sind frei verloetet (sehr wilder
aufbau, hab leider keine Digicam zur Hand, sonst wuerde ich ein Bild
mitliefern). Meiner Meinung nach sieht das alles zu wild und undefiniert
aus, dass das irgendwie klappen koennte, aber da bin ich leider exklusiv
mit meiner Meinung.

Mache mal ein Photo, wenn Du fuer das Meeting Munition in Form von
weiteren Meinungen brauchst. Handy-Knipsen reicht meist und einer bei
Euch hat doch sicher so ein Handy.

Bei dem Aufbau seh ich z.B. enorme Unterschiede ob ich am Draht Anfang
oder Ende Messe. Am Anfang sieht mein Signal noch ganz ordentlich aus,
am Ende habe ich allerdings eine ziemlich Hochfrequente Schwingung mit
drin. Ausserdem bricht die Spannung am Ende auf fast die Haelfte ein. Es
scheint als wuerde der Draht als Spule funktionieren die etwas
hochfrequentes einfaengt.

Genau das tut er, und als Antenne. Das koennte in manchen Maerkten, wo
EMV bis 6GHz gemessen wird, sogar zu Aerger mit Behoerden fuehren.

Oh, mit integrierten kalibrierten Abschlusswiderstaenden, Tassenhalter
und Sitzheizung. Man goennt sich ja sonst nichts

So kann mans auch Ausdruecken

Das vertraut allerdings darauf, dass die Leitungen geeignet und sauber sind.

Muss man zwar nicht benutzen, aber wenn sie gut sind und es auf den
Stromverbrauch nicht ankommt, koennte man. Nachteil ist, dass Du bei
Ueberbrueckung der internen 7pF an den unbenutzten Eingang eine
Bias-Spannung anlegen muesstest und das dann staendig Milliwatts
abfackelt. Haengt vom Protokoll ab, NRZ und so. Ueber Hysterese habe ich
nichts im Datenblatt gesehen, bei FPGA sind Datenblaetter in solchen
Dingen notorisch unvollstaendig.

Prinzipiell sind die Abschlusswiderstaende kalibrierbar, im Userguide
wird allerdings davon abgeraten und dementsprechend nicht wirklich
erklaert wie dies funktionieren soll.

Da muesste man eine anleitung aus dem FAE rausleiern. Geben tut es die
sicher. Aber Dein Problem liegt nicht im FPGA, sondern im Aufbau daneben.

Noe, wird nur ein wenig ekliger, was Ein- und Abstrahlung angeht. Wenn
Du den Platz hast, packe die Leiterbahn in ein Sandwich, anstatt sie auf
einer Aussenlage laufen zu lassen. Aber selbst aussen geht sowas.

Es gibt leider ekine Leiterbahnen nur ein kleines Stueck Draht mit
gruener Isolierung.

Wenn der nicht impedanzkontrolliert gefuehrt werden kann, habt Ihr bei
diesem Vorhaben leider schlechte Karten.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

 

[Ralph A. Schmid, dk5ras]

Joerg <invalid@invalid.invalid> wrote:

Es gibt leider ekine Leiterbahnen nur ein kleines Stueck Draht mit
gruener Isolierung.


Wenn der nicht impedanzkontrolliert gefuehrt werden kann, habt Ihr bei
diesem Vorhaben leider schlechte Karten.

Jau, der Draht muß mit der Rückleitung ein System definierter Impedanz
darstellen. "Irgendwo eine Masseverbindung" ist bei 3GHz nicht
existent. Dagegen kann ein verzwirbeltes Drahtpaar mit seinen was um
gut 100 Ohm Impedanz durchaus funktionieren.


-ras

--

Ralph A. Schmid

http://www.schmid.xxx/ http://www.db0fue.de/
http://www.bclog.de/ http://www.kabuliyan.de/

 

[Wolfgang Allinger]

On 15 Jan 14 at group /de/sci/electronics in article nr9dd9dl01olesgn2hpgj5ocaogt1pmqvg@4ax.com
<ralph@schmid.xxx> (Ralph A. Schmid, dk5ras) wrote:

Joerg <invalid@invalid.invalid> wrote:

Es gibt leider ekine Leiterbahnen nur ein kleines Stueck Draht mit
gruener Isolierung.


Wenn der nicht impedanzkontrolliert gefuehrt werden kann, habt Ihr
bei diesem Vorhaben leider schlechte Karten.

Jau, der Draht muß mit der Rückleitung ein System definierter Impedanz
darstellen. "Irgendwo eine Masseverbindung" ist bei 3GHz nicht
existent. Dagegen kann ein verzwirbeltes Drahtpaar mit seinen was um
gut 100 Ohm Impedanz durchaus funktionieren.

Wenn der OP ein verzwirbeltes Drahtpaar hätte, könnte er ja bei
Differentieller Übertragung bleiben.

Hat/darf er aber nicht

Da beisst sicht die Katze in den Schwanz

Oder warum leckt der Rüde sich die Eier?
Weil ers kann



Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig)
Wolfgang

--
Wolfgang Allinger, anerkannter Trollallergiker reply Adresse gesetzt!
Ich diskutiere zukünftig weniger mit Idioten, denn sie ziehen mich auf
ihr Niveau herunter und schlagen mich dort mit ihrer Erfahrung!
(lt. alter usenet Weisheit) iPod, iPhone, iPad, iTunes, iRak, iDiot

 

[Martin Laabs]

Hallo,

Tobias Baumann <ttobsen@hotmail.com> wrote:


[,,,]

Um den Aufbau etwas zu spezifizieren:

MGT P Ausgang -> ca. 5 cm Leiterbahn -> FMC Buchse -> FMC Stecker -
Draht und Terminierungen -> FMC Stecker -> FMC Buchse -> ca. 5 cm
Leiterbahn -> 100 nF -> MGT P Eingang

Was fuer ein Draht? Man sollte etwas mit definierter Impedanz nehmen.
Bei uns immer Koax-Kabel mit SMA Steckern. Auf der Platine dann Mikro-
streifen oder CPW Leitungen.
Davon abgesehen sind 100nF viel zu gross. Der wird bei den 6GHz eine
schÃne Spule oder was noch ganz anderes darstellen.
Wenn Ihr keine breitbandigen Koppelkondensatoren habt dann nehmt ein
100pF Kondensator in 0402.

Viele Gruesse,
Martin L.

drin. Ausserdem bricht die Spannung am Ende auf fast die Haelfte ein. Es
scheint als wuerde der Draht als Spule funktionieren die etwas
hochfrequentes einfaengt.

Ersteres ja - letzteres nein. Die Pegel die man empfaengt liegen Groessen-
ordnungen unter den Pegeln der Uebertragung. Das werden vermutlich Reflek-
tionen der "Bits" sein. Ausserdem noch die Reflektionen von dem Mess-
geraet. Bei solch einem Aufbau stelle ich mir es sowieso fast unmoeglich
vor das Signal einigermassen unverfaelscht zu messen.
Wir haben dafuer ein resistiven 6dB Teiler genommen der das Signal zwar
um 6dB gedaempft aber zumindest nicht durch Reflektion o.ae. arg ver-
schlechtert hat.

Viele Gruesse,
Martin L.

 

[Joerg]

Martin Laabs wrote:

Hallo,

Tobias Baumann <ttobsen@hotmail.com> wrote:


[,,,]
Um den Aufbau etwas zu spezifizieren:

MGT P Ausgang -> ca. 5 cm Leiterbahn -> FMC Buchse -> FMC Stecker -
Draht und Terminierungen -> FMC Stecker -> FMC Buchse -> ca. 5 cm
Leiterbahn -> 100 nF -> MGT P Eingang

Was fuer ein Draht? Man sollte etwas mit definierter Impedanz nehmen.
Bei uns immer Koax-Kabel mit SMA Steckern. Auf der Platine dann Mikro-
streifen oder CPW Leitungen.

Klar. Aber es sieht so aus, dass Tobias den unangenehmen Job hat,
jemandem die Idee auszureden, dass es auch mit Babanensteckern gehen
muss

Davon abgesehen sind 100nF viel zu gross. Der wird bei den 6GHz eine
schÃne Spule oder was noch ganz anderes darstellen.
Wenn Ihr keine breitbandigen Koppelkondensatoren habt dann nehmt ein
100pF Kondensator in 0402.

Es kommt fast nur auf die Bauform an. 100nF in 0402 gehen durchaus bis
etliche GHz. Es sei denn, man arbeitet bewusst mit Serienresonanzen.

Viele Gruesse,
Martin L.

drin. Ausserdem bricht die Spannung am Ende auf fast die Haelfte ein. Es
scheint als wuerde der Draht als Spule funktionieren die etwas
hochfrequentes einfaengt.

Ersteres ja - letzteres nein. Die Pegel die man empfaengt liegen Groessen-
ordnungen unter den Pegeln der Uebertragung. ...

Nicht immer ...

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/90/Radar_antenna.jpg

Kein Scherz, habe ich erlebt. Alle paar Sekunden rastete ein Geraet mit
Datenfehler aus. Allgemeines Kopfkratzen, Ratlosigkeit. Nachdenklich aus
dem Fenster in die Ferne gestarrt. "Was blitzt denn da hinten auf dem
Huegel alle paar Sekunden auf?" ... "Och, das ist nur eine Radarstation
vom Militaer ... Moment mal, das darf doch nicht ... so ein Driss aber
auch!"

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

 

[Olaf Schultz]

Joerg wrote:
....icht immer ...

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/90/Radar_antenna.jpg

Kein Scherz, habe ich erlebt. Alle paar Sekunden rastete ein Geraet mit
Datenfehler aus. Allgemeines Kopfkratzen, Ratlosigkeit. Nachdenklich aus
dem Fenster in die Ferne gestarrt. "Was blitzt denn da hinten auf dem
Huegel alle paar Sekunden auf?" ... "Och, das ist nur eine Radarstation
vom Militaer ... Moment mal, das darf doch nicht ... so ein Driss aber
auch!"

Soweit muß man gar nicht gucken... da reicht auch die Polizeistation im
Nachbargebäude.... meinte ein Bekannter

Olaf

 

[wernertrp]

On Wednesday, January 8, 2014 6:13:02 PM UTC+1, Tobias Baumann wrote:

Guten Abend,



ich sitze gerade vor einem Projekt bei dem ich eine differentielle

Datenuebertragung so umbauen moechte, dass ich nur eine Leitung

verwenden muss.



Etwas exakter geht es dabei um Gigabit Transceiver, welche ueber ein

differentielles Leitungspaar Daten mit 6 Gbps zwischen 2 FPGAs (Xilinx

Virtex 6) austauschen. Das ganze war bisher aehnlich einer HD-SDI (bzw.

3G-SDI) Schnittstelle aufgebaut und funktioniert mit den entsprechenden

Equalizer und Driver ICs hervorragend. Nun soll die Uebertragung von 3G

auf 6G erhoeht werden, was allerdings die Chips nicht mehr mitmachen.



Daher hatte ich gehofft, dass die entsprechenden Chips durch eine

direkte Verdrahtung irgendwie ersetzt werden koennen. Als Physiker mit

geringer Elektronikpraxis (schon garnicht im High-Speed Bereich) hab ich

leider nicht einmal einen Ansatzpunkt, wie ich das ganze aufbauen soll.

Bisher weiss ich nur, dass eine direkte Verdrahtung von TXP nach RXP und

offenen TXN und RXN nicht funktioniert, ebensowenig mit einer

Terminierung von TXN mit einem AC Cap und 50Ohm gegen GND.



Vielleicht hat jemand eine gute Idee, wie ich das testweise aufbauen

koennte.



Vielen Dank und beste Gruesse

Tobi

Kommt der Befehl zur EIN-DRAHT-Leitung von einem Marketingmann
oder von welcher Schwachmatte kommt der Befehl ?

Wenn blödsinnige Leute an blödsinnigen Projekten
mit blödsinnigen Befehlen sich beteiligen,
so kann nur Blödsinn herauskommen.

 

[Ralph A. Schmid, dk5ras]

all2001@spambog.com (Wolfgang Allinger) wrote:

Wenn der OP ein verzwirbeltes Drahtpaar hätte, könnte er ja bei
Differentieller Übertragung bleiben.

Hat/darf er aber nicht

Ja, klar, aber eine Masse wird er doch haben dürfen?!

>Da beisst sicht die Katze in den Schwanz

Bleibt das Gleiche, aber läßt sich evtl. besser verkaufen


-ras

--

Ralph A. Schmid

http://www.schmid.xxx/ http://www.db0fue.de/
http://www.bclog.de/ http://www.kabuliyan.de/

 

[Ralph A. Schmid, dk5ras]

Joerg <invalid@invalid.invalid> wrote:

Kein Scherz, habe ich erlebt. Alle paar Sekunden rastete ein Geraet mit
Datenfehler aus.

Bei mir dieser Tage komische Pulse im Spektrum bei 1102 MHz. Höh?!
1030 und 1090 wäre klar gewesen, aber 1102? Also mal mit dem
Handscanner auf AM akustisch reingehört. Tacktack - tacktack -
tacktack. Verdacht: DME, kurz gegoogelt, Treffer, DME-Frequenz für NUE
erwischt.


-ras

--

Ralph A. Schmid

http://www.schmid.xxx/ http://www.db0fue.de/
http://www.bclog.de/ http://www.kabuliyan.de/

 

[Tobias Baumann]

Hallo Newsgroup,

die letzten Tage hab ich die restlichen Beitraege hier aufnmerksam
verfolgt, leider hatte ich wenig Zeit sie zu kommentieren.

Nach einigen Diskussionen wurde das vorhaben nun auf Eis gelegt (oder
besser gesagt verschoben) und ich darf testweise ersteinmal
differentiell uebertragen, bis eine Loesung mit Treiber/Equalizer Chips
vorhanden ist.

Ich bedanke mich herzlich bei euch allen. Die Beitraege haben sehr zur
Diskussion beigetragen. Leider kann ich jetzt noch nicht sagen was die
Zukunft bringt, aber als FPGA Programmierer kann ich auf jedenfall mal
den Code fertig schreiben.

Viele Gruesse
Tobi