Ключ пуллапа для USB, почему NPN? Опции

[sonycman]

Вот кусок схемы с USB сокетом платы стартеркита SK-MLPC1768:


Как видно, ключ на NPN транзисторе, управляемый сигналом с трёхвольтового контроллера.
Ключ будет полностью открыт только при условии низкого уровня на Data+.
При появлении высокого уровня транзистор закроется.

То есть в работе он будет постоянно переключаться туда-сюда?

Но почему автор не поставил PNP транзистор или P-мосфет?
Как надо делать "правильно"?

[Herz]

Это одновременно и pull-up, и pull-down, в зависимости от уровня U_CON, ведь транзистор включен эмиттерным повторителем.

[ukpyr]

Это одновременно и pull-up, и pull-down

и как ? при нуле в базе транзистор полностью закрыт, резистор будет висеть в воздухе.

Но почему автор не поставил PNP транзистор или P-мосфет?

может так было удобно (включать единицей).

То есть в работе он будет постоянно переключаться туда-сюда?

будет, ну и что ? PNP тоже будет включаться/выключаться, что это меняет ?

[sonycman]

будет, ну и что ? PNP тоже будет включаться/выключаться, что это меняет ?

Криво это.
А PNP не будет самопроизвольно переключаться, эмиттер на 3v3, база на 0v -> транзистор открыт.

[Herz]

и как ? при нуле в базе транзистор полностью закрыт, резистор будет висеть в воздухе.

Да, верно, значит pull-up-а просто не будет.

Криво это.

А PNP не будет самопроизвольно переключаться, эмиттер на 3v3, база на 0v -> транзистор открыт.

Ничего тут кривого нет. Почему Вас заботит, что от будет открываться? выбор, по-моему, абсолютно правильный и вот почему.
Дело в том, что если на линии D+ появится напряжение (с другого конца, например), то NPN-транзистор просто закроется, а с PNP ток через pull-up резистор потечёт в обратную сторону.

Сообщение отредактировал Herz - Dec 29 2009, 21:56

[rezident]

Но почему автор не поставил PNP транзистор или P-мосфет?
Как надо делать "правильно"?

ИМХО в данном применении большую роль играет вносимая в шину емкость этого pull-up-а, а не тип проводимости ключа.

[Demeny]

Это кусок схемы, реализующий USB-device (но не хост). Суть в том, что любое USB-устройство до начала обмена по шине обязано подтягивать D+ к "единице" - по этому признаку USB-хост распознаёт, что на порту появилось устройство. Затем, когда с устройством начинается обмен, этот pull-up необходимо отключить, чтобы не вносить на шину дополнительную несимметричную нагрузку.

[sonycman]

Дело в том, что если на линии D+ появится напряжение (с другого конца, например), то NPN-транзистор просто закроется, а с PNP ток через pull-up резистор потечёт в обратную сторону.

Ну и пусть течёт. Зато не будет никаких "щёлканий" ключом.
На большинстве схем ключ выполняется таким образом, чтобы резистор 1.5к был подключен к шине до тех пор, пока имеется сигнал с контроллера.
А тут иначе, почему и спросил совета.

Ну, не важно, так не важно. Но схемка кривая всё равно

ИМХО в данном применении большую роль играет вносимая в шину емкость этого pull-up-а, а не тип проводимости ключа.

Эта ёмкость просто ничтожна, за полуторакилоомным резистором её просто не видно, имхо

Суть в том, что любое USB-устройство до начала обмена по шине обязано подтягивать D+ к "единице" - по этому признаку USB-хост распознаёт, что на порту появилось устройство.

Не совсем.
Full Speed устройства подтягивают D+.
Low Speed - D-.
Насчёт High Speed не помню

Затем, когда с устройством начинается обмен, этот pull-up необходимо отключить, чтобы не вносить на шину дополнительную несимметричную нагрузку.

Разве?
А хост, потеряв высокий уровень на D+, не посчитает, что устройство отключили от шины?

[rezident]

Разве?
А хост, потеряв высокий уровень на D+, не посчитает, что устройство отключили от шины?

Для высокоскоростных устройств резистор требуется только на момент конфигурирования устройства. После завершения конфигурирования, для работы на большой скорости, резистор должен быть отключен для уменьшения влияния на симметричность (волновое согласование) линии связи. Цитата (скриншот) из спецификации USB2.0.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[sonycman]

Для высокоскоростных устройств резистор требуется только на момент конфигурирования устройства. После завершения конфигурирования, для работы на большой скорости, резистор должен быть отключен для уменьшения влияния на симметричность (волновое согласование) линии связи. Цитата (скриншот) из спецификации USB2.0.

А в случае Full Speed устройств?
Что же, надо попробовать отсоединить пуллап после энумерации и конфигурирования устройства.
Если хост будет не против, это даже хорошо

[goodwin]

Сколько страстей Я просто взял и присопливил pnp в подобную платку от стартеркита. По одной простой причине - в keil примеры заточены (лень везде строчку править), да и в самих контроллерах LPC аппаратное уплавление подтяжкой требует pnp...
Хотя тоже озадачила такая схемотехника...

[sonycman]

Хм, странно, а почему не подсоединяют корпус USB коннектора на землю напрямую?
Вот схема:


Почему через резистор\конденсатор?

[aaarrr]

Чтобы не разряжать статику на "чистую" землю. Лучше для корпусов разъемов вообще ввести отдельную.

[sonycman]

aaarrr
Понятно, спасибо.
Значит, буду лучше делать так, чем напрямую

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[sonycman]

Только вот не понял, в чём смысл конденсатора?
Его не прошибёт киловольтным разрядом статики?
На какое напряжение его ставить?

[rezident]

Только вот не понял, в чём смысл конденсатора?

Дык через него и протекает электростатический заряд с человеческого тела. А резистор нужен для того, чтобы заряд на конденсаторе "рассосался" через некоторое время и для того, чтобы на корпусе (экране) разъема не скапливался заряд, самопроизвольно заряжающий упомянутый конденсатор.

[goodwin]

Только вся эта usb схемотехника, применительно к электростатическому разряду, относится скорее к танцам с бубном
Определяющим является то, что сигнальные линии USB заводятся в кристаллы можно сказать напрямую...
И при хорошо приложенном электростатическом разряде ничто не спасает от сбоя usb обмена.
Практический пример:
Если "хорошо зарядиться" и коснуться экрана просто пальцем, то возникает искра несколько мм длиной, но обмен не сбивается.
Если же коснуться металлическим предметом, то все usb девайсы, над которыми пробовал так издеваться, гарантированно виснут.
Не помогают ни ферритовые бусины во всех линиях usb разъема, включая экран, ни RC цепочки.

[sonycman]

Дык через него и протекает электростатический заряд с человеческого тела. А резистор нужен для того, чтобы заряд на конденсаторе "рассосался" через некоторое время и для того, чтобы на корпусе (экране) разъема не скапливался заряд, самопроизвольно заряжающий упомянутый конденсатор.

Хм, ну а сколько киловольт способен выдержать этот конденсатор?
Обычный 50 вольтовый чип кондёр не почернеет от такого над ним издевательства?

Или надо ставить огромный плёночник размером с пол-платы?

Только вся эта usb схемотехника, применительно к электростатическому разряду, относится скорее к танцам с бубном

Ещё заметил, что в половине схем не ставят кондёры (десятки пикофарад) на сигнальные линии.
Стоит с ними заморачиваться, или тоже игнорировать установку?

[sonycman]

Вот стандартная схема ключа:


Не сразу дошло, для чего нужен делитель, в частности - его нижнее плечо R14 - 36k.

Думаю, в активном режиме (на базе T2 низкий уровень) схема работает так:
1. на линии USB низкий уровень, 0в.
На базе T1 3.9 вольт с делителя, Т1 открыт, на эмиттере 3.3в.

2. на линии USB высокий уровень от хоста, 5в.
На эмиттере Т1 напряжение поднимается до 5в, так как NPN переход не может проводить ток от эмиттера к коллектору.
Т1 закрывается сразу, как только потенциал эмиттера начинает превышать 3.3в, так как напряжение на базе, благодаря делителю, не может подняться выше 3.9 вольт.

Правильно ли я рассуждаю?

[galjoen]

В реальности, хаб воспринимает на своём порте только положительный ФРОНТ на D+ (или D-), вызванный пуллапом, при подключении USB девайса. И информирует хост о подключении к этому порту нового девайса. Потом, когда хост запросил дескриптор DEVICE, можно этот пуллап резистор отключать (а на high speed нужно), всё равно от него никакого толку больше не будет. Даже если хаб отключит порт, к которому подключен ваш девайс (из-за помехи), то чтобы переподключится нужно убрать перекос, а потом снова создать (сформировать фронт). Иначе хаб ничего не шлёт (смотри сниффером).

doodwin, почитайте про зависание USB девайсов в разделе интерфейсы - это обсуждалось. Я там написал совет как при этом переподключится со стороны девайса. А если с этим USB девайсом работает ваша программа, то можно переподключится и со стороны ОС.

[goodwin]

doodwin, почитайте про зависание USB девайсов в разделе интерфейсы - это обсуждалось. Я там написал совет как при этом переподключится со стороны девайса. А если с этим USB девайсом работает ваша программа, то можно переподключится и со стороны ОС.

Да мне проще. Я хост в девайсе мучаю - все под контролем...
Просто упомянул про то, что от хорошего статического разряда никакие схемотехнические ухищрения не помогут.

[sonycman]

В реальности, хаб воспринимает на своём порте только положительный ФРОНТ на D+ (или D-), вызванный пуллапом, при подключении USB девайса.

Я в курсе, спасибо.
Вообще то, вопрос был не об этом.
А про режимы работы данного ключа.
Просто интересно, правильно ли я всё понял.

[galjoen]

Просто упомянул про то, что от хорошего статического разряда никакие схемотехнические ухищрения не помогут.

Ухищрения помогают, только они все рассчитаны на body-модель. Т.е. что человек касаться будет. А у него определённые ёмкость/сопротивление. И на это все номиналы защиты рассчитаны.
А если статика от чего-нибудь другого, с другими ёмкостью/сопротивлением, стрельнёт, то да, всё сбивается.

[Demeny]

Ещё заметил, что в половине схем не ставят кондёры (десятки пикофарад) на сигнальные линии.
Стоит с ними заморачиваться, или тоже игнорировать установку?

USB 2.0 при установленных конденсаторах (27 пФ) на сигнальных линиях просто не работает - устройство не опознается хостом. Всё же это очень значительная нагрузка на 480 Мбит интерфейс. USB 1.1 работает с ними нормально.

[ukpyr]

Но почему автор не поставил PNP транзистор или P-мосфет?

вероятно потому что включающий уровень как правило 5В питание от USB.

[aaarrr]

USB 2.0 при установленных конденсаторах (27 пФ) на сигнальных линиях просто не работает - устройство не опознается хостом. Всё же это очень значительная нагрузка на 480 Мбит интерфейс. USB 1.1 работает с ними нормально.

Вообще, тот же Интел рекомендует предусматривать элементы для подавления EMI/EMC/ESD, а ставить их только если это потребуется по результатам испытаний.

[sonycman]

Вообще, тот же Интел рекомендует предусматривать элементы для подавления EMI/EMC/ESD, а ставить их только если это потребуется по результатам испытаний.

Ага, значит, последовательные резисторы и эти пикофарадные кондёры чисто для уменьшения уровня излучаемых шумов?
Понятненько
Резисторы всегда втыкают, а на кондёрах экономят...

вероятно потому что включающий уровень как правило 5В питание от USB.

Хм... уровень для включения ключа может быть какой угодно - зависит от схемотехники.

USB 2.0 при установленных конденсаторах (27 пФ) на сигнальных линиях просто не работает - устройство не опознается хостом. Всё же это очень значительная нагрузка на 480 Мбит интерфейс. USB 1.1 работает с ними нормально.

Ну вот у STM32 именно USB2.0 -> прекрасно работает как с конденсаторами, так и без.
Другое дело, что скорость только Full Speed, а не High

[galjoen]

USB 2.0 при установленных конденсаторах (27 пФ) на сигнальных линиях просто не работает - устройство не опознается хостом. Всё же это очень значительная нагрузка на 480 Мбит интерфейс. USB 1.1 работает с ними нормально.

Странно это. В любом случае "опознание" (пересылка дескрипторов) идёт на full speed, а уже потом на high переключаются.

Ну вот у STM32 именно USB2.0 -> прекрасно работает как с конденсаторами, так и без.
Другое дело, что скорость только Full Speed, а не High

Тогда, в контексте этого обсуждения, это будет USB1.1.
А вообще там написано "компатибле" USB2.0. Маркетинговый ход такой... Как устройство, сделанное по стандарту USB1.1 и нормально работающее там, может при этом не работать на USB2.0???