Zener su interfaccia USB-micro, a cosa servono?

[DADO91]

Ma sei sicuro che ti servano?

XD nello schema ci sono....
Se poi non sono necessari, sono componenti risparmiati!
Per esempio qui non ce li avevo messi, e avevo abilitato le resistenze di pull-up interne.

[Lelettrico]

L'unica cosa che mi da da pensare sono quei due diodi zener sulla parte di connessione USB, io ne ho da 2,7V invece che da 3,6V, volevo sapere a cosa servissero per capire se un valore di Vz inferiore pregiudicasse il funzionamento del tutto.

Se ho ben capito la domanda o alimenti il micro a 3.6 o abbassi D+ D- a 3.6 visto che l'USB li vorrebbe.
Quindi ci vogliono, credo che commuti anche a 2.7 ma in ogni caso dipende dal tuo host

[Orso71]

Da 2.7 V non vanno bene di certo. Quando il driver esce con 3.6 V vanno in conduzione.
Da 3.6 V potrebbero servire come terminazione per la linea. Toglierebbero il rimbalzo del segnale verso la sorgente nelle transizioni 0-1 andando in conduzione come diodi Zener e nelle transizioni 1-0 come diodi normali.
Sarebbe meglio terminare la linea come vuole lo standard ma questo cambierebbe il progetto richiedendo anche la revisione del firmware.

[Orso71]

o abbassi D+ D- a 3.6

D+ e D- sono già a 0 - 3.6 V da specifica USB.

[Lelettrico]

D+ e D- sono già a 0 - 3.6 V da specifica USB.

Appunto ... la qual cosa non va bene
Giusto

Toglierebbero il rimbalzo del segnale verso la sorgente nelle transizioni 0-1 andando in conduzione come diodi Zener e nelle transizioni 1-0 come diodi normali.

Siamo sicuri che servano a quello questi malefici diodi ad effetto Zener
Io direi che la funzione nel circuito in esame e' rendere interfacciabile una sorgente bipolare che il micro non gradisce in un' altra a lui piu' comprensibile. Secondo te

[Orso71]

Le specifiche USB impongono l'utilizzo di un cavo con impedenza differenziale di 90 ohm. Per un funzionamento corretto del sistema di comunicazione, sorgente e ricevitore devono avere la stessa impedenza del cavo. Se un ricevitore non viene terminato, i fronti (0 - 3.6 V) emessi dalla sorgente viaggiano lungo il cavo e quando raggiungono la fine del tratto ad impedenza di 90 ohm e trovano un circuito aperto (impedenza infinita) generano un fronte pari a quello arrivato che inizia a percorrere il cavo in verso opposto. Sul cavo ci sono già 3.6 V e quindi il fronte di ritorno sarà (3.6 - 7.2 V). E' evidente che questo non va bene. Il modo corretto per evitarlo è terminare la linea con due resistenze che abbiano valore pari alla metà dell'impedenza differenziale del cavo connesse ad un nodo comune usualmente GND. L'utilizzo dei due diodi Zener svolge una funzione diversa ma che evita comunque il fronte di ritorno. Al momento della sua generazione il diodo conduce e il fronte viene smorzato sul nascere. Le tolleranze dei diodi Zener, le loro capacità parassite e il comportamento non lineare rendono questo modo di terminare la linea una soluzione barbara. Anche se probabilmente funzionante.
Chi ha progettato il circuito ha messo quei diodi solo per evitare gli spike di tensione a 7.2 V che creavano non pochi problemi. Quasi sicuramente non sapeva nulla di comunicazioni elettriche.

[simo85]

Scusa, io non sono esperto in questo argomento, ma non mi è chiaro come un segnale ritorna indietro con un valore di tensione raddoppiato..

Hai un link o un PDF su cui poter approfondire l'argomento per favore?

Grazie.

[Orso71]

Qui è spiegato in modo semplice e stringato. La trattazione analitica è un po' più complessa.

http://www.circuitmaniac.com/2009/03/21/reflection-and-refraction-of-waves-in-cases-of-line-terminations/

[Lelettrico]

Orso71 ma mi spieghi cosa centra con il topic
Io francamente sono andato a vedermi le specifiche USB 2.0 pdf ma lo stesso pdf lo trovi un po ovunque.

Umilmente riporto le condizioni WORST (cioe' al peggio)

USB2.0.PNG (33.81 KiB) Osservato 6504 volte

Si vedono gli over undershoot massimi, 4.6 e -1.0 (negativa)

Ecco perche' lo "zeneraggio", in un senso al massimo 3.6 (OK) nell'altro al massimo -0.6 (ancora OK mentre -1 probabilmente da qualche fastidio).

Ora per il topic segnalato da DADO91 dove con le pull-up va a 5 ... sinceramente posso solo indovinare come sia l'host che abbia un saturatore interno. Mi sembra anche di aver visto dei DS che lo citavano, ma questa e' un'altra storia.
Quindi a mio parere gli Zener ci vogliono, vedo dalla specifiche di traslatori di livello (USB e' differenziale D+ -(D-) e a volte puo essere anche bipolare a -1 V nelle condizioni di stress) che il valore 2.7 e' un valore LIMITE.

[Orso71]

Per Lelettrico
Quello che mostri nella figura allegata è il setup di test per provare la porta. Il dispositivo viene stressato oltre il limite normale per avere margine di sicurezza. La tensione di prova è (-1 - 4.6 V) perché la sorgente lavora nell'intervallo (0 - 3.6 V).
La figura che hai inserito non indica che il segnale USB varia tra quei due limiti. La e la sono specificate in una tabella apposita dove trovi i valori che ho scritto sopra.
Se la linea è perfettamente terminata non ci sono tensioni superiori a 3.6 V e non serve alcun diodo Zener (nessun prodotto USB di serie li utilizza). Se però lasci la linea non terminata come in [1] si genera l'onda riflessa che si somma con segno a quella diretta presentando al lato ricevitore una tensione minima di -3.6 V e una massima di 7.2 V. Se la linea è terminata in modo non perfetto si ha una situazione intermedia. Il test dal quale hai prelevato quella figura è fatto proprio tenendo conto che la terminazione lato ricevitore non sarà perfetta e quindi si avrà un certo grado di sovra e sotto elongazione che viene considerata circa 1 V massimo. (3.6 + 1) e (0 - 1). Se non si termina la linea come in [1] le sovra e sotto elongazioni saranno molto più consistenti e dovranno essere in qualche modo controllate. I diodi Zener proposti hanno questa funzione che svolgeranno in modo barbaro, ma svolgeranno comunque.