Quelle est l'importance de la disposition des lignes de données USB / à quoi ressemble ma disposition?

Je suis en train de disposer les lignes de données USB sur ma carte pour le moment, et j'essaie juste d'avoir une idée de la façon dont mon design va s'en sortir. Voici les détails:

Carte à 4 couches (par le haut: signal, masse, plans d'alimentation séparés, signal)
le cuivre interne est de 0,5 oz, le cuivre externe est de 1 oz
préimprégné entre la feuille externe et le noyau est de 7,8 mils d'épaisseur
les traces sont de 10 mil avec un espacement différentiel de paires de 9,7 mils
La longueur de la broche MCU aux capuchons parallèles est d'environ 0,23 pouces

Je prévois d'avoir un connecteur USB scellé dans le boîtier de mon appareil. Le connecteur que j'ai choisi a un agencement d'en-tête vertical, donc j'aurai une carte sur laquelle je souderai le connecteur, puis entre cela et la carte principale, il y aura un câble volant.

En ce qui concerne l'impédance différentielle, basée sur les spécifications ci-dessus, je pense que je devrais atterrir quelque part dans la zone 91 - 92 ohms. Certes, les traces ne restent pas uniformément espacées tout le temps car elles traversent les capuchons parallèles et les résistances en série avant de toucher le connecteur ... mais j'ai fait de mon mieux.

Voici un aperçu de la disposition du tableau jusqu'à présent:

Disposition de la ligne de données USB

À quoi cela ressemble-t-il? La longueur différente entre la paire de traces est inférieure à 5 mils. Ce qui m'inquiète, c'est de potentiellement gâcher toute cette chose d'impédance différentielle ... et d'avoir le câble volant entre la carte et le connecteur.

pcb usb pcb-design layout differential Toby Lawrence
la source

Cela vous dérange-t-il de partager le MCU que vous utilisez? Beaucoup avec des émetteurs-récepteurs intégrés ne préfèrent aucun composant externe en ligne. Tant qu'ils sont de la même longueur et pas trop longs, ça devrait aller. (Je pense que les fiches techniques Microchip disent moins de 19 cm ou quelque chose d'absurdement long comme ça)

juste le

Et quelle sera la longueur du câble de démarrage? Je suppose que ce sera le maillon le plus faible si quelque chose est.

juste le

Vous vous en sortirez probablement beaucoup avec les taux usb basse vitesse / usb pleine vitesse utilisés par de nombreux microcontrôleurs USB. Si vous avez quelque chose qui peut fonctionner à pleine vitesse USB 2.0, vous devrez probablement être plus prudent, bien que ce que vous avez ne soit pas mauvais.

Chris Stratton

Le câble de démarrage sera d'environ 3 pouces de long, 28 AWG, non blindé. J'utilise également un LPC1769. La carte prototype Embedded Artists que j'utilise a les mêmes résistances de la série 33ohm et les capuchons parallèles 18pF que j'utilise.

Toby Lawrence

C'est difficile à dire d'après le dessin, mais il semble que vous traversiez une scission dans l'avion avec ces deux signaux et vous ne voulez pas le faire. L'USB utilise une réception différentielle, mais les signaux sont toujours référencés sur l'avion. Même s'ils ne l'étaient pas, vous auriez toujours à vous soucier du bruit du mode commun. Cela fonctionnera probablement comme ça mais ça rayonnera certainement plus.

Some Hardware Guy

Réponses:

En supposant que vous n'utilisez que l'USB à faible vitesse ou à pleine vitesse, tout devrait bien se passer.

En règle générale, les considérations de mise en page ne doivent être prises en compte que si vous parcourez de longues distances (plusieurs pouces) ou utilisez USB-2.0. Même alors, l'USB est étonnamment tolérant.

USB 1.1 ou USB2.0 basse / pleine vitesse
- Vous n'avez vraiment pas besoin de vous inquiéter. Il y a des histoires (peut-être apocraphiques) de personnes utilisant USB2.0 à faible vitesse de 50 'de fil CAT-5 . Tant que vous gardez vos câbles de quelques centimètres ou moins, je ne m'inquiéterais pas.
- Le bord le plus rapide dont vous devrez vous soucier dans les applications à basse / pleine vitesse est de 12 Mhz. En tant que tel, vous n'approchez pas vraiment du point où vous assurer que vos traces / câblage sont correctement doublés de transmission / contrôlés par impédance est si important, au moins tant que vos sections d'impédance incontrôlées globales sont inférieures, disons ~ 6 " .
- Comme je l'ai dit, la plupart des contrôleurs USB tolèrent de manière impressionnante les périphériques USB qui sont largement hors spécifications. Si c'est quelque chose pour la production, je dépenserais l'effort pour le faire correctement (il y a un gars là-bas qui a une carte mère qui lance un sifflement si tout ce qui y est connecté s'écarte de la spécification par une petite quantité), mais si ce n'est qu'un tableau de test, je dirais simplement de le disposer soigneusement, et ne vous inquiétez pas.
USB 2.0 haute vitesse.
- Ici, la disposition devient plus importante. L'USB 2.0 haute vitesse a une fréquence de bordure maximale de 480 MHz. En tant que tel, même de courtes traces commencent à approcher la longueur d'onde des données, et en tant que tel, un contrôle d'impédance approprié devient important.
- En supposant que votre package EDA possède des options de routage contrôlées par impédance, définissez simplement votre impédance de paire différentielle sur ~ 90Ω, et tout devrait bien se passer. Veillez à vous assurer d'avoir un plan de sol contigu, bien que
USB3.0
- Alors tu te détestes?

Connor Wolf
la source

Honnêtement, il y a le potentiel que certains gars que je connais pourraient vouloir cela. Je ne veux pas exclure de le vendre, alors le concevoir correctement, si cela ne nécessite pas que j'aille dans des longueurs ridicules, est important pour moi. Je ne prévois que la prise en charge de l'USB 2.0 pleine vitesse. Serais-je mieux d'avoir la carte que le connecteur soudé se branche directement sur la carte mère et exécute des traces jusqu'au bord de la carte principale? Au moins de cette façon, je pourrais contrôler l'impédance mieux, potentiellement, que je ne pourrais le faire avec un câble volant.

Toby Lawrence