Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik FE1.1s USB-Hub probleme

Hier noch das Datenblatt vom FE1.1s

Sehe ich das richtig daß Du bei den USB-Ports Deines Hubs das GND 
schaltest? Das ist ein ziemliches No-Go. Du musst statt dessen Vusb 
(also die 5V) schalten.

Außerdem solltest Du Dir Gedanken über den Schirm machen, der muss 
mindestens auf einer der beiden Seiten von GND getrennt sein damit er 
Schirmungswirkung entfalten kann. Eine gängige Lösung ein ein 
Kondensator (z.B. 100nF) parallel zu einem 1 Meg Widerstand.

An der USB-C Buchse fehlen so wie ich das sehe auch die 5.1 kOhms an den 
CC-Leitungen.

Wie ist die GND Führung gemacht? 2-Lagen oder 4-Lagen Platine? Oder GND 
einfach nur dazwischen geflutet? Die empfohlenen 10uF durch 100nF zu 
„ersetzen“ geht auch nicht. Setze da doch 10uF drauf, passt doch ohne 
Layoutänderung.
Ansonsten, richtig, GND an der Buchse schalten geht überhaupt nicht. Da 
gibt es doch viele 100 passende Hi-Side Schalter. Gut, günstig und sogar 
erhältlich: SY6280, siehe LCSC.com

Harald A. schrieb:
> Wie ist die GND Führung gemacht? 2-Lagen oder 4-Lagen Platine? Oder GND
> einfach nur dazwischen geflutet? Die empfohlenen 10uF durch 100nF zu
> „ersetzen“ geht auch nicht. Setze da doch 10uF drauf, passt doch ohne
> Layoutänderung.
> Ansonsten, richtig, GND an der Buchse schalten geht überhaupt nicht. Da
> gibt es doch viele 100 passende Hi-Side Schalter. Gut, günstig und sogar
> erhältlich: SY6280, siehe LCSC.com


Habe ein 2-lagiges PCB und das GND um die USB-Leitungen, sowie unterhalb 
wo es möglich war. Warum ist das durchschalten von GND eine schlechte 
Idee?

Davon abgesehen, dass sich bei angeschlossenen Komponenten die 
geschaltete Masse „anderweitig“ einschleppen kann, entziehst Du das 
wichtigste Bezugspotential. Selbst wenn der MOSFET eingeschaltet ist, 
ist das Bezugspotential schon nicht einmal von der DC-Betrachtung sauber 
da, HF-seitig nur dürftig bis schlecht.

Habe schon mit dem FE1.1s gearbeitet, bei einem sauberen Layout und 
Beachtung aller vorgegebenen Regeln (z.b. Kondensatoren) ein sehr 
gutmütiger Baustein.

Übrigens: Mit einer 4-Lagen Platine würde die Impedanz der 
differentiellen Leitung auch schon ganz gut passen, auf alle Fälle gut 
genug. Und Du bräuchtest nicht mehr so ein Spinnennetz für die 
Versorgung. 4-Lagen hast Du ohne kompletten Neubeginn schnell 
„nachgerüstet“ und kostet heutzutage auch ja fast nichts mehr.
Lagenaufbau 1..4: Signal, GND, +3v3, Signal. In der Lage 3 kannst Du die 
3.3V auch nur im Kernbereich machen und außen noch schon die 5V 
verteilen.

ist der nicht funktionierende Stick zufällig ein USB3 Stick?
Du benutzt ja USB3 A Buchsen und belegst die die zusätzlichen Pins mit 
eigenen Signalen. Ich könnte mir vorstellen das ein USB3 Stick damit 
Probleme bekommt.

Dir ist vermutlich klar dass diese Signale nur bei echten 3.0 Kabeln 
durchkommen. Ansonsten klar niemals den GND schalten bei USB.

kleines Update:
Habe parallel zum 100nF Kondensator noch die empfohlenen 10uF 
Kondensatoren ergänzt. USB-Hub hat danach Reibungslos funktioniert :) 
Kann es störend wirken, wenn ich den 100nF drin lasse oder soll ich ihn 
rausnehmen?...kenne mich nicht sehr gut damit aus.

Habe an den 3.3V vom FE1.1s knapp 3,5V gemessen und am 1.8V etwa 1.9V. 
Ist das tragisch? Was kann ich dagegen unternehmen und an was liegt das? 
Die 5V-Speisung die ich bringe beträgt ca. 5.1V. Ich nehme nicht an, 
dass diese 0,1V+ sich auch auf 3.3V / 1.8V auswirken oder?

Und um noch auf die Fragen/Vorschläge von oben einzugehen:
- Ich nutze ein USB3.0-Kabel damit alle Signale durchkommen
- Beide geräte kommen von der gleichen Stromversorgung. Habe gemeint, 
dass einsetige Kabelschirmung nur bei separat gespiesenen Geräten 
notwendig sei. Oder bin ich da falsch im Bilde.

mfg manuel

Manuel N. schrieb:
> Habe an den 3.3V vom FE1.1s knapp 3,5V gemessen und am 1.8V etwa 1.9V.
> Ist das tragisch? Was kann ich dagegen unternehmen und an was liegt das?

Hast Du mal mit nem Oszi geschaut? Evtl. schwingt da was. Ich würde mal 
probieren noch nen dickeren Kondensator mit auf die Hub-Platine zu 
packen, so Größenordnung 100 bis 150 µF.

> Die 5V-Speisung die ich bringe beträgt ca. 5.1V. Ich nehme nicht an,
> dass diese 0,1V+ sich auch auf 3.3V / 1.8V auswirken oder?

Nein. Da ist ein Spannungsregler drin, der sollte das rausregeln.

> - Beide geräte kommen von der gleichen Stromversorgung. Habe gemeint,
> dass einsetige Kabelschirmung nur bei separat gespiesenen Geräten
> notwendig sei. Oder bin ich da falsch im Bilde.

Damit ein Schirm als Schirm wirken kann, darf kein "normaler" Strom 
durch ihn fließen, sondern nur noch der Störstrom der abgeleitet wird. 
Wenn Du den Schirm beidseitig mit Masse verbindest, teilt sich der Strom 
der sonst durch die Masseleitung fließen würde einfach auf beide Leiter 
auf, ein Teil fließt also durch den Schirm.

Wenn jetzt beide Seiten vom selben Netzteil versorgt werden, hast Du 
einfach einen weiteren Pfad mehr über den sich der Strom auf Masse 
aufteilen kann. Das ändert aber nichts am Problem, über den Schirm läuft 
weiterhin, wenn auch weniger, Strom der da nix zu suchen hat.

> Hast Du mal mit nem Oszi geschaut? Evtl. schwingt da was. Ich würde mal
> probieren noch nen dickeren Kondensator mit auf die Hub-Platine zu
> packen, so Größenordnung 100 bis 150 µF.


Habe nichts vom "Schwimmen" gesehen auf dem Oszi. Die Spannung von 3V3 
rauscht zwischen 3,4V und 3,5V. Und das von 1V8 zwischen 1,8V und 1,9V. 
Gemäss Datenblatt sind die maximalwerte mit 3,6V und 1,98V angegeben. 
Ich nehme also an, dass die Spannungsabweichung an der Bauteiltoleranz 
liegt.



Habe mal ein Bild angefügt welche schematisch zeigt wie ich gemäss den 
obigen Vorschlägen den USB-C schirmen soll. Wäre das so korrekt?

Danke für eure Hilfe

Manuel N. schrieb:

> Habe mal ein Bild angefügt welche schematisch zeigt wie ich gemäss den
> obigen Vorschlägen den USB-C schirmen soll. Wäre das so korrekt?

Wenn Du alle vier GND und VBUS Pins an jeder Buchse verwenden würdest, 
dann ja. Und dazu Powerplanes unter der Buchse aussparst.

fchk

AufArbeit schrieb:
> Gerd E. schrieb:
>> Außerdem solltest Du Dir Gedanken über den Schirm machen, der muss
>> mindestens auf einer der beiden Seiten von GND getrennt sein damit er
>> Schirmungswirkung entfalten kann.
>
> So ein Unsinn. Warum wohl wird in der HF-Technik immer GND und Schirm
> als Eins gesehen und möglichst massiv geführt? Auch in der gesamten
> PC-Technik kommt keiner auf die Idee, GND und Schirm zu trennen. Warum
> wohl?

Ihr verwirrt mich... Was sind die argumente dafür/dagegen?

Manuel N. schrieb:
> Ihr verwirrt mich... Was sind die argumente dafür/dagegen?

mach dir keinen Kopf. USB ist (zumindest bis HiSpeed) nicht so kritisch 
wie das hier behauptet wird. Wichtig ist vor allem eine stabile 5V 
Versorgung und etwa gleich lange D+/D- Leitungen. Den Schirm würde ich 
bei einem Hub immer hart auf GND legen.

Ich kann Dir versichern, Du kannst dich gerade bei Gerd E. und Frank K. 
stets auf sehr qualifizierte Einschätzungen verlassen.
Es ist nur so, dass es verschiedenste Ansichten auf diesem Gebiet gibt. 
Das heißt im Umkehrschluss aber nicht, dass es egal ist. Falsch machen 
kann man viel. Es ist auch schon ein riesiger Unterschied, für welche 
Industrie man gerade arbeitet. Automotive und Jubelelektronik sind sehr 
unterschiedlich in den Anforderungen.
Hier gibt es einen sehr interessanten Thread zu dem Thema, aber Achtung, 
es ist keine Lektüre für 3min Lesezeit. Die höchstbewertete Antwort von 
Scott Seidman mit derzeit 80 Votes finde ich sehr lesenswert.
https://electronics.stackexchange.com/questions/19561/should-chassis-ground-be-attached-to-digital-ground

Thomas hat auch recht, bis USB2.0 ist alles relativ gutmütig, solange 
man sich an einige Basics hält. Dein 100nF Kondensator anstelle des 10uF 
war schon so ein Thema. An diesen 1.8V hängt die interne USB-Logik. Wenn 
der interne LDO aufgrund eines solchen falschen Cs schwingt kann das 
alles verhageln.

Witzig zu sehen ist auch, dass auf den Hersteller-eigenen Evalboards 
oftmals nicht alle sehr wichtigen Designrules aus der AppNote beherzigt 
werden.