Насколько критично расположение линий данных USB / как выглядит мое расположение?

В данный момент я выкладываю USB-линии данных на своей плате и просто пытаюсь понять, насколько удачным будет мой дизайн. Вот подробности:

4-х слойная плата (сверху: сигнал, земля, разделенные плоскости питания, сигнал)
внутренняя медь - 0.5 унции, внешняя медь - 1 унция
препрег между внешней фольгой и сердцевиной имеет толщину 7,8 мил
следы 10 мил с дифференциальным парным интервалом в 9,7 мил
MCU контакт с параллельными заглушками длина трассировки составляет около 0,23 дюйма

Я планирую иметь герметичный разъем USB в корпусе моего устройства. Разъем, который я выбрал, имеет вертикальное расположение заголовков, поэтому у меня будет плата, к которой я припаиваю разъем, а затем между ним и основной платой будет перемычка.

Что касается дифференциального сопротивления, основанного на вышеупомянутых характеристиках, я полагаю, что я должен был приземлиться где-нибудь в области 91 - 92 Ом. Конечно, следы не остаются равномерно распределенными все время, поскольку они проходят через параллельные колпачки и последовательные резисторы, прежде чем попасть в разъем ... но я старался изо всех сил.

Вот пример макета платы:

Расположение линии передачи данных USB

Как это выглядит? Различная длина пары следов составляет менее 5 мил. Что меня беспокоит, так это возможность испортить весь этот дифференциальный импеданс ... и перепутать кабель-перемычку между платой и разъемом.

— Тоби Лоуренс
источник

Вы не против поделиться тем, какой MCU вы используете? Многие со встроенными трансиверами не предпочитают никаких внешних компонентов в линии. Пока они одинаковой длины и не слишком длинные, все должно быть в порядке. (Я думаю, что в таблицах микрочипов написано менее 19 см или что-то нелепо длинное в таком

— духе

И как долго будет прыгать кабель? Я предполагаю, что это будет самое слабое звено, если что-нибудь есть.

— вечером

Вы, вероятно, сойдете с рук при низкой скорости USB / полной скорости USB, используемой многими микроконтроллерами с поддержкой USB. Если у вас есть что-то, что может работать на полной скорости USB 2.0, вам, вероятно, придется быть более осторожным, хотя то, что у вас есть, выглядит не плохо.

— Крис Страттон

Длина соединительного кабеля составляет около 3 дюймов, 28AWG, без экранирования. Я также использую LPC1769. Используемая мной прототипная плата Embedded Artists имеет те же резисторы серии 33 Ом и параллельные колпачки 18 пФ, которые я использую.

— Тоби Лоуренс

По чертежу трудно сказать, но похоже, что вы пересекаете разрез в плоскости с этими двумя сигналами, и вы не хотите этого делать. USB использует дифференциальный прием, но сигналы все еще привязаны к плоскости. Даже если бы их не было, у вас все равно был бы общий шум, о котором нужно беспокоиться. Это, вероятно, будет работать так, но определенно будет излучать больше.

— Какой-то аппаратный парень

Предполагая, что вы используете только низкоскоростной или полноскоростной USB, все будет в порядке.

Как правило, соображения компоновки действительно должны приниматься, только если вы собираетесь преодолевать большие расстояния (много дюймов) или используете USB-2.0. Даже тогда USB удивительно терпим.

USB 1.1 или USB2.0 низкая / полная скорость
- Вам действительно не нужно беспокоиться. Есть (возможно, апорафические) истории о людях, использующих USB 2.0 с низкой скоростью 50 'кабеля CAT-5 . Пока вы держите свои провода на несколько дюймов или меньше, я бы не стал беспокоиться.
- Самая быстрая скорость, о которой вам нужно беспокоиться в приложениях с низкой / полной скоростью, составляет 12 МГц. Таким образом, вы на самом деле не приближаетесь к точке, в которой важно убедиться, что ваши трассы / проводка должным образом выровнены по линии передачи / контролируются импедансом, по крайней мере, пока ваши общие участки неконтролируемого импеданса меньше, скажем, ~ 6 " ,
- Как я уже сказал, большинство USB-контроллеров впечатляюще терпимы к USB-устройствам, которые не соответствуют спецификации. Если это что-то для производства, я бы потратил усилия, чтобы сделать это правильно (есть один парень , у которого есть материнская плата, которая выбрасывает шипение, если что-то связанное с ней отклоняется от спецификации на небольшое количество), но если это просто тестовая доска, я бы сказал, аккуратно выложите ее и не беспокойтесь об этом.
USB2.0 Высокоскоростной.
- Здесь макет становится более важным. USB2.0 High-Speed имеет максимальную частоту передачи 480 МГц. Таким образом, даже короткие следы начинают приближаться к длине волны данных, и как таковой становится важным надлежащее управление импедансом.
- Предполагая, что в вашем пакете EDA имеются правильные параметры маршрутизации, управляемые импедансом, просто установите импеданс вашей дифференциальной пары на ~ 90 Ом, и все будет в порядке. Будьте осторожны, чтобы убедиться, что у вас есть смежные земли, хотя
USB3.0
- Так ты себя ненавидишь?

— Коннор Вольф
источник

Честно говоря, есть вероятность, что некоторые парни, которых я знаю, могут этого захотеть. Я не хочу исключать продажу этого, поэтому его правильное проектирование, если оно не потребует от меня нелепых усилий, будет для меня большим делом. Я только планирую поддерживать USB 2.0 Full-speed. Будет ли лучше иметь плату, в которой разъем впаивается в разъем непосредственно на материнской плате и прокладывать трассы до самого края основной платы? По крайней мере, таким образом, я мог бы контролировать импеданс лучше, чем если бы я был способен с помощью соединительного кабеля.

— Тоби Лоуренс