Расчет допусков длины трассировки - высокоскоростная конструкция печатной платы

Я должен связать конвертер видеоформатов с АЦП, который преобразует аналоговые данные RGB в цифровые. Соединение между этим АЦП и преобразователем представляет собой 20-битную шину данных, которая работает на частоте около 170 МГц. Так как у меня есть ограничения области PCB, я не могу точно соответствовать длине трассы этой шины данных. Я слышал, что есть согласованные допуски длины трассы в зависимости от частоты, чтобы это не повредило получение сигнала получателем.

Мой вопрос заключается в том, как рассчитать допуски на длину трасс в конструкции высокоскоростной печатной платы? (в дифференциальной парной маршрутизации и высокоскоростной маршрутизации на шине данных)

— Thilina S. Ambagahawaththa
источник

Обычно существуют рекомендации по разметке, опубликованные различными поставщиками микросхем. Если нет, то могут быть указаны настройки и время удержания. Вы упоминаете дифференциальные пары. Является ли 20-битный дифференциал шины данных?

— Mkeith

Нет, это не дифференциальная шина данных. В техническом паспорте упоминается только скорость шины, чтобы трасса была короче, а длины соответствовали.

— Thilina S. Ambagahawaththa

Ответы:

Соответствие длины относится к срокам, поэтому, если вы хотите знать, насколько точно вы должны соответствовать длине, вы должны понимать бюджет времени для вашего интерфейса. Сигналы покидают ваш источник и прибывают в пункт назначения с некоторыми временными отношениями. Вашему приемнику требуется определенное временное соотношение между часами и данными, чтобы гарантировать его правильную работу. Обычно это определяется как время установки и удержания, или как долго до истечения времени, когда ваши данные должны быть действительными, и как долго после того, как они должны оставаться действительными.

В системе есть несколько вещей, которые вписываются в этот бюджет, одной из которых будет ваша маршрутизация. Иногда производитель сообщает вам эту информацию, в других случаях вы должны получать ее из данных синхронизации входных и выходных сигналов вашего передатчика и приемника. Конечно, легко сказать, что я должен точно соответствовать, потому что тогда вам не нужно об этом думать :)

Но давайте подумаем об этом на минуту. У вас есть сигнал 170 МГц? Это период 5,882 нс. Что произойдет, если вы направите все свои данные с точностью до одного дюйма часов. Какая будет наихудшая разница во времени. Время распространения микрополоски для верхнего слоя составляет около 150 пс / дюйм. Таким образом, разница в 1 дюйм искажает сигнал данных от тактовой частоты +/- 150ps. Это действительно совсем неплохо, учитывая ваш период 5.882 нс. На самом деле 170 МГц действительно не так быстро.

Если вы поняли перекос на выходе вашего передатчика, а также время установки и удержания для вашего приемника, вы можете найти число для приемлемой задержки маршрутизации. Конечно, есть и другие факторы, джиттер часов, ISI и т. Д., Но это должно дать вам хорошее представление о том, что вы можете сделать.

— Какой-то аппаратный парень
источник

Очень лаконично, мне нравится ответ. Мне любопытно, однако (пожалуйста, потерпите меня), емкость на линии будет ухудшать производительность по мере добавления расстояния, или это ее собственная проблема, более или менее не связанная.

— минут

Емкость уже учтена в задержке распространения. Не становиться слишком глубоким, но задержка распространения на единицу длины (скажем, 1 дюйм) составляет sqrt (Lo * Co), где Lo - это индуктивность на единицу длины, а Co - это емкость на единицу длины (снова подумайте, например, о емкости и индуктивности на дюйм Когда вы добавляете больше трассы, вы не просто добавляете емкость. Теперь есть другие эффекты, которые могут повлиять на ваше время нарастания, такие как входная емкость вашего приемника, разъемы или переходные отверстия. Тогда есть потери по другим причинам на высокой скорости, но, вероятно, не то, что вам нужно

— немного аппаратного парня

беспокоиться о 170 МГц.

— Немного аппаратного парня

Отлично, спасибо. Там можно много поиграть.

— mcmiln

При отсутствии спецификации для стандарта шины или синхронизации приемника вы можете применить эмпирическое правило, например, чтобы отклонение составляло менее 5% от тактового периода. Сигналы на плате FR4 распространяются со скоростью, равной примерно половине скорости света, поэтому вы хотите, чтобы ваш самый длинный след был не более чем на 44 мм длиннее самого короткого следа. Не слишком сложно. Предпочтительно, длина следа часов должна быть где-то посередине.

Между прочим, целостность аналогового сигнала может быть большей проблемой, чем цифровая в этой конструкции. Вы должны позаботиться о том, чтобы не связывать переключение шума от цифровых линий в аналоговые входные сигналы. Прочитайте советы Генри Отта (особенно № 4, 8, 9, 10, 17) и, предпочтительно, купите его книгу.

— pericynthion
источник