Сколько контактов заземления и питания должно быть в разъеме?

Я разрабатываю дочернюю доску для проекта. Есть 35 выводов ввода / вывода, которые нужно перейти на плату. Как определить количество заземляющих и силовых контактов для включения? Как определить расположение этих контактов по всему разъему?

Я знаю, что-то вроде этого было бы плохо, как мне сказали:

P IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO
G G  IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO

Я думаю, что-то вроде этого не намного лучше:

P IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO G
G G  IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO P

Плата для микропроцессора, я иду от макета к печатной плате и пытаюсь учиться по ходу дела :)

23 контакта - это адресные линии, 8 строк данных и 4 сигнальные линии (чтение, запись, чип включены и направление). На этой доске нет часовых линий, но, возможно, есть и другие, которые я буду делать. Тактовая частота микропроцессора будет 50 МГц или меньше, до <1 МГц. Сам разъем будет стандартным .1 "контактами.

— Justin808
источник

Какова ожидаемая длина жгута и спецификации ввода-вывода процессора (время нарастания и спада)?

— Крунал Десаи

@KrunalDesai - Честно говоря, я не ожидал, что все это имеет значение :) Время нарастания / спада составляет 5 нс. Я планирую, чтобы это был штекер с двумя рядами контактов с шагом 0,1 дюйма, чтобы подключить его непосредственно к розетке на главной плате. Хотя я мог видеть преимущество и в 2-3 см ленточном кабеле.

— Justin808

Чем больше земли, тем лучше, но у меня есть проект Beaglebone Black, работающий на частоте около 50 МГц, с шаблоном выводов, аналогичным схеме 1 (0,1 "заголовки), и он полностью функционален. Хотя не тестировал EMC. Многие системы с Этот тип скорости передачи данных работает хорошо только с ограниченным числом заземляющих контактов

— Photon

Ах, это доска для доски. Скорее всего, с 5 нс времени нарастания / спада вам не придется беспокоиться об эффектах линии передачи. Samtec делает несколько хороших соединителей между платами, которые имеют большие сплошные лезвия для передачи питания / заземления, окруженные парами сигналов и контактами. Это сделало бы вас довольно хорошо.

— Крунал Десаи

+! Сигнал и gnds должны быть близко. Сила думает, что это земля, если обход хорош.

— Аутизм

Ответы:

Есть замечательная книга от Генри Отта, которая освещает это - к сожалению, я в отпуске, поэтому я не могу сфотографировать соответствующую диаграмму. Книга по электромагнитной совместимости .

Вот несколько быстрых моментов:

с точки зрения мощности постоянного тока, какой ток требуется вашему устройству? Посмотрите на рейтинг каждого проводника, при необходимости уменьшите скорость, чтобы дать себе запас и выберите соответственно количество выводов питания. Помните, что вам нужно заземление 1: 1.
из AC POV вы хотите минимизировать область возврата петли всех ваших сигналов. Вы хотите, чтобы каждый сигнал имел свой собственный GND / возвращал непосредственно рядом - две схемы, чтобы сделать это:

SGGSGGSGGSGGS (один-два заземления на сигнал, без соседних сигналов)

GSSGSSGSSGSSG (еще одна земля на сигнал, более эффективное использование пространства).

Идея состоит в том, чтобы свести к минимуму перекрестные помехи и излучение. В то время как постоянный ток следует по пути наименьшего сопротивления, переменный ток следует по пути наименьшего сопротивления . В этом случае предоставление пути возврата, непосредственно примыкающего к сигналу, поможет минимизировать размер всей токовой петли, уменьшая ваши излучаемые излучения.

Кроме того, это все односторонние? Дифференциал? Ожидаемая скорость сигнала? Ожидаемые граничные ставки?

— Крунал Десаи
источник

Это хороший совет. Чем выше скорость вашего сигнала, чем длиннее ваш кабель, чем больше платы, тем важнее сделать это именно так. Поэтому, если у вас есть межблочное соединение (без кабеля), с низкоскоростными сигналами, вы можете немного обмануть. Другой совет, который я имею, заключается в том, что вам следует подумать о том, являются ли некоторые сигналы сигналами-агрессорами (такими как часы) или сигналами жертвы (аналоговые сигналы, которые имеют высокоимпедансное завершение). Вы должны держать агрессоров подальше от жертв в распиновке и быть разделенными GND. Удачи!

— Mkeith

Ваш первый паттерн - 2 основания на сигнал. Одно заземление на сигнал будет GSGSGSGSGS.

— WhatRoughBeast

Ой, да - я отредактирую это, чтобы отразить то, что я имел в виду, то есть отсутствие соседних сигналов, по крайней мере, одно заземление на сигнал.

— Крунал Десаи

Может быть, полезно выяснить, следует ли следовать этой схеме на разъеме или кабеле. Например, кабели FFC будут соответствовать разъему 1: 1; но сигналы разъема ленточного кабеля чередуются в каждом ряду. Из моего понимания важно, как сигнал проходит по кабелю.

— Ганс

Согласовано - я обновлю свой ответ соответствующими диаграммами для FFC / ленточных кабелей. Тем не менее, цель состоит в том, чтобы эта схема соответствовала на кабеле, например, на ленточном кабеле, каждый сигнальный провод будет иметь по крайней мере один обратный провод рядом с ним.

— Крунал Десаи

Для прямых соединений между платами я обычно полагаю, что до тех пор, пока каждый сигнал соседствует хотя бы с одной землей (в том числе по диагонали), площадь шлейфа минимизируется для обеспечения хороших характеристик ЭМС. Я обычно получаю что-то вроде этого на 2-рядном разъеме:

S  S  S  S  S  S  S  S  S  S  S
G  S  G  S  G  S  G  S  G  S  G

или даже:

S  S  S  G  S  S  S  G  S  S  S
S  G  S  S  S  G  S  S  S  G  S

В целом, любая схема имеет примерно три сигнала для каждого основания. Четыре ваших 35 сигналов ввода / вывода, я бы имел около 12 заземлений, и использовать 48 или 50-контактный разъем. Некоторые основания могут быть заменены на выводы питания, если на обеих платах имеется хорошее разделение между питанием и заземлением .

— Дэйв Твид
источник

О, я не думал о диагонали - это имеет смысл. Мне было бы любопытно количественно оценить, насколько хорошо работают диагонали, но я бы купил, что они также обеспечивают хорошую производительность EMC.

— Крунал Десаи