Probing af kabelsamlinger spænder fra let til udfordrende

En erfaren ingeniør fortalte mig for mange år siden, og ikke helt uden grund, at kabelsamlinger – stik, sammen med en eller flere parallelle kobberledninger, og ofte blot kaldet et ”kabel” – var potentielle kilder til problemer, der forbinder to andre potentielle kilder til problemer. Selvom han havde ret, var disse kabelsamlinger meget mere end dette. De var ofte praktiske vinduer til, hvad der foregik i et kredsløb eller i samspillet mellem to underenheder.

Tænk blot på det engang allestedsnærværende RS-232-interface og dets almindelige stik, det 25-benede D-formede stik, der er kendt som et DB-25. Selvom det nu betragtes som ”gammeldags”, og i mange tilfælde er blevet erstattet af USB, og sjældent bruges på nye designs, tjente det branchen og brugerne godt i mange år og var stikket alle brugte for lav til moderat datahastighed og andre links.

På grund af dets fysiske størrelse, kunne designere endda direkte undersøge stikkets ledninger med et voltmeter, oscilloskop eller andet testinstrument, hvilket ofte kunne gøres ved at fjerne den beskyttende kappe og få adgang til bagsiden af stikket. Der var endda meget praktiske testbokse, som gjorde det nemt at forbinde prober til en eller flere ledninger i RS-232-enheden, skabe/afbryde signalveje og endda forbinde og kryds-forbinde ledningerne (figur 1). Denne åbne adgang gjorde det let, hvis du for eksempel havde brug for at oprette et nulmodem og omdanne en DTE(dataterminaludstyr)-enhed til en DCE(datakommunikationsudstyr)-enhed. Det gjorde det også muligt for dig at bekræfte, hvad du virkelig havde brug for, og så kunne du hurtigt lodde et nyt stik/kabel sammen med den rigtige ledningskonfiguration.

Figur 1: Denne brugervenlige, praktiske RS-232 testboks giver dig mulighed for at fastgøre prober til en eller flere ledninger, bryde signalveje og endda tilslutte en forbindelse fra en kontakt til en anden. (Billedekilde: Tecra Tools, Inc.)

Hvad med RJ11 telco-linjer?

Tilgængeligheden af praktisk testbokse var ikke begrænset til DB-25-stik. Til det standard seks-tråds RJ11-modulære stik, der bruges til kablede telefoner, kunne du få en testboks, som gjorde det muligt for dig ubesværet at tappe ind på lederne ved hjælp af krokodillenæb eller glide-stik (figur 2). Dette gjorde det muligt at overvåge eller injicere signaler, når du arbejdede på produkter som enkeltstående telefonsvarer, faxmaskiner og meget mere.

Figur 2: Denne enkle RJ11 testboks letter funktionen med at forbinde prober, signaler eller systemer under design til den kablede telefonlinje. (Billedkilde: Bill Schweber)

I tilfælde, hvor et mindre, loddet interface mellem de seks ledninger og en projektprototype var påkrævet, gør det praktiske SparkFun Electronics RJ11 testkort den elektriske sammenkobling pålidelig og ubesværet (figur 3).

Figur 3: Dette SparkFun Electronics RJ11 testkort muliggør enkel loddetilslutning for de seks ledninger i det bredt anvendte modulære stik. (Billedkilde: SparkFun)

Selv IDC-stik kunne måles

Enheder med større tæthed der bruger IDC-stik med mellemstor benafstand og fladkabel kan også være ret let at måle på. På prototype-opsætningsbænken kan du krympe et ekstra stik, såsom TE Connectivity AMP Connectors’ 1658623-6, et 26-bens, rektangulært stik, hvorsomhelst langs kabelsamlingen (figur 4).

Figur 4: Et ekstra 1658623-6 26-ben IDC fra TE Connectivity AMP Connectors kan krympes langs fladkablet og derefter bruges som en adgangsport til en eller flere kabelforbindelser. (Billedekilde: TE Connectivity AMP Connectors)

Derefter skal du bare indsætte en fast ledning med 0,32 mm diameter (28 AWG) i et eller flere kontakthuller og fastgøre prober til den indsatte ledning. Det lyder muligvis klodset, men det virkede. Ud over det almindelige grå kunne fladkablet også fås i en flerfarvet regnbuefarve, hvilket gjorde test og fejlfinding meget lettere (figur 5).

Figur 5: IDC-stikket kan bruges med ensfarvet eller flerfarvet fladkabel; sidstnævnte gør fejlfinding og ledningssporing meget lettere. (Billedkilde: Forfatter)

Multi-gigahertz(GHz)-design ændrer situationen

Men tiderne har ændret sig, og så meget designarbejde centrerer sig nu om signaler med båndbredde i multi-GHz-området og tilsvarende datahastigheder for gigabits pr. sekund. Enhver sammenkoblet kabelsamling er nu en præcisionsudviklet komponent med et koaksialkabel, der muligvis kun er en millimeter i diameter. Disse kabelsamlinger er designet til at blive brugt med et overflademonteret stik, såsom Rosenbergers 01K80A-40ML5, nomineret til drift ved 110 GHz. Nogle stik leveres endda med en momentnøgle for at sikre, at mængden af tilspænding er helt rigtig (figur 6).

Figur 6: Rosenberger 01K80A-40ML5 RF-stikket er designet til drift ved 110 GHz og passer sammen med et stik, der afslutter et koaksialkabel, der kun er en millimeter i diameter. (Billedkilde: Rosenberger)

En GHz+ kabelsamling har et usynligt, men vigtigt ”Forstyr ikke” skilt på sig, og med god grund: enhver hindring eller tilføjet probe vil meget negativt påvirke kablets impedans, ydeevne, signalintegritet og bitfejlhastighed (BER ). I dag bruger man højhastigheds, hurtige signaler med lav amplitude, som er følsomme over for kapacitet, belastning og endda nogle gange temperatur, og som ikke kan tolerere den relativt grove håndtering, figurativt talt, eller enhver måling som du måtte prøve. Hvis du har brug for at se på et signal, der går ind eller ud af denne samling, skal du planlægge og implementere en bufferstrategi omhyggeligt.

Der er ikke meget, vi kan gøre ved dette, da realiteten af fysikken i disse signaler ikke er noget, du kan gøre noget ved; det er den elektroniske test- og måleversion af Heisenbergs usikkerhedsprincip, hvor selve målehandlingen ændrer den parameter, som du prøver at måle. Vi lever i en verden med hurtige bevægelser og deres præcisionsstik, og de bryder sig ikke om at blive berørt. Selv en godartet probe eller skødesløs finger kan forstyrre den omhyggelige balance mellem induktans, kapacitans og andre faktorer, som signalet og stikket var designet til at behandle.

Men jeg tænker stadig på de grundlæggende testbokse, og hvor meget godt de gjorde, i deres tid da de havde deres glansdage. De er stadig nyttige til relevante applikationer, men disse falder hurtigt fra. Jeg formoder, at mange af disse testbokse nu hovedsageligt befinder sig bagerst i udstyrsskabet. Måske vil de være værdifulde samlerobjekter i en fjern fremtid eller endda komme til undsætning (med hjælp fra en "garvet tekniker"), når et gammelt, men vigtigt, system svigter og truer civilisationen i et futuristisk script?

Relateret DigiKey indhold

Et dybt dyk ned i audio-jack switches og konfigurationer

Kom i gang med USB-C strømforsyning

Brug af redrivers til at udvide rækkevidden af USB 3.0-kabler med stort throughput

Sådan vælges, bruges og vedligeholdes koaksialstik til RF-applikationer

Stik – Det grundlæggende