更换芯片后因匝数比变化,在长距离传输时出现通讯问题。我将从匝数比对信号传输的影响、阻抗匹配等方面分析可能原因,并给出相应解决方案。

  1. 匝数比影响信号幅度与相位:原 HM1188 芯片匝数比 1:1,信号在变压器原副边传输时幅度基本不变;更换为 XT1188 芯片(匝数比 1:2)后,根据变压器原理,副边输出信号幅度会变为原边的 2 倍。短距离 10 米传输时,信号衰减较小,幅度变化对通讯影响不明显。但超过 20 米后,网线传输带来的信号衰减加剧,再加上匝数比改变导致的信号幅度变化,可能使接收端接收到的信号幅度超出正常工作范围,导致无法通讯。同时,匝数比变化还可能影响信号相位,在长距离传输的信号叠加过程中,相位偏差会破坏信号完整性,进而影响通讯 。
  2. 阻抗匹配问题:不同匝数比的网络变压器,其输入输出阻抗特性存在差异。HM1188 芯片(1:1)与 XT1188 芯片(1:2)匝数比不同,对应特性阻抗也不同。在原理图未改直接替换芯片的情况下,电路的阻抗匹配发生变化。网线本身具有一定特性阻抗,通常为 100Ω 左右,原电路与 HM1188 芯片配合能较好地实现阻抗匹配,长距离传输时信号反射小。而更换为 XT1188 芯片后,电路阻抗与网线阻抗不再匹配,长距离传输中信号反射增强,导致信号质量严重下降,最终无法通讯。
  3. 解决方案
    • 调整电路参数:针对匝数比变化导致的信号幅度问题,可以在接收端增加信号调理电路。例如,通过电阻分压网络对接收信号进行衰减,使其幅度恢复到合适范围;对于信号相位问题,可以在电路中加入适当的延迟线或相位补偿电路,校正信号相位。
    • 重新设计阻抗匹配网络:根据 XT1188 芯片的特性,重新设计阻抗匹配网络。可以在变压器与网线之间增加匹配电阻或 LC 网络,使整个传输链路的阻抗尽可能匹配,减少信号反射。例如,通过计算和调试,选择合适的电阻值组成 T 型或 π 型匹配网络,实现与网线的阻抗匹配。
    • 优化 PCB 布局布线:检查并优化 PCB 布局布线,减少信号传输过程中的干扰和损耗。对于高速信号走线,保证走线长度尽量短、等长,减少过孔数量,同时做好屏蔽措施,降低外界干扰对信号的影响。
    • 重新选型或定制变压器:如果上述方法仍无法解决问题,可以考虑重新选型网络变压器,选择匝数比合适且性能符合要求的芯片;或者根据实际需求定制变压器,确保其匝数比、阻抗等参数与电路完美匹配,满足长距离通讯需求。

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