Шина данных и способы трассировки, что лучше? Опции

[Rex]

Ситуация такая. Имеется usb контроллер, sdram и проц. В виду объективных обстоятельств, нет возможности провести шину данных последовательно через пады каждого компонента. Задался вопросом, а что лучше, подключить компоненты к шине параллельно (все согласовано), или же добиться последовательно, используя большое число переходных отверстий (4-6)? Системная частота - 133Мгц

[Uree]

При параллельном подключении сильно зависит от длины отводов, моделить надо, так трудно сказать.

[Obstinate]

Я звездой трассировал, проц хитачи SH4 на его шине висели SDRAM 4 микросхемы, буфер на CF, загрузочная ПЗУ и графический контроллер.
Работало всё на 127МГц.  LP_1v1.rar ( 362.23 килобайт ) Кол-во скачиваний: 225

[Rex]

У меня случай простой, будет работать в любом случае. Просто давно хотелось узнать, есть ли для этого вопроса однозначный ответ. Похоже, что зависит от конкретного случая..

[Ariel]

У меня случай простой, будет работать в любом случае. Просто давно хотелось узнать, есть ли для этого вопроса однозначный ответ. Похоже, что зависит от конкретного случая..

1. Если ваша шина не согласована по выходу, ширина линий должна быть такая, чтобы получить импеданс 60-70 ом относительно земли
2. Мин. расст. между соседними линиями должно быть в 2-3 раза больше ширины линий. Кол-во виа на всех проводах шины должно быть одинаково.
3. Отводы от шины должны быть как можно короче, и идти под 45 град., смотрите присоединенный эскиз.
4.Расстояние от источника сигнала (если шина однонаправленная) до первого из приемников сигнала должно быть как можно меньше.

Прикрепленные файлы

 BUS.pdf ( 1.69 килобайт ) Кол-во скачиваний: 183

 

[Obstinate]

2. Мин. расст. между соседними линиями должно быть в 2-3 раза больше ширины линий

Можно поподробнее для чего это ? Я свегда делал их наоборот как можно ближе друг к другу, ведь данные выставляются на шине все одновременно, и во время считывания они не изменяются, след влиянием проводников друг на друга можно пренебречь, или я чтото недопонимаю? Вот если так поступать с управляющими сигналами, то я с Вами согласен.

[Ariel]

Можно поподробнее для чего это ? Я свегда делал их наоборот как можно ближе друг к другу, ведь данные выставляются на шине все одновременно, и во время считывания они не изменяются, след влиянием проводников друг на друга можно пренебречь, или я чтото недопонимаю? Вот если так поступать с управляющими сигналами, то я с Вами согласен.

При вашей частоте (127мГц) помеха от соседнего проводника, в основном из-за взаимной индуктивности, может достаточно сильно исказить сигнал, что приведет к ошибкам при считывании.

[Uree]

1. Если ваша шина не согласована по выходу, ширина линий должна быть такая, чтобы получить импеданс 60-70 ом относительно земли
2. Мин. расст. между соседними линиями должно быть в 2-3 раза больше ширины линий. Кол-во виа на всех проводах шины должно быть одинаково.
3. Отводы от шины должны быть как можно короче, и идти под 45 град., смотрите присоединенный эскиз.
4.Расстояние от источника сигнала (если шина однонаправленная) до первого из приемников сигнала должно быть как можно меньше.

А это откуда такие правила? о0
Импеданс желательно обеспечивать всегда, не важно шина это или одиночный сигнал, если он скоростной.
Расстояние между линиями желательно обеспечивать как можно большим, но это критично только в случае высоких скоростей и большой длины параллельных сегментов трасс. На 100МГц это все еще не очень страшно. Насчет ВИА тоже все от частоты зависит, на 100 мегах плюс-минус одно два погоды не сделают.
А откуда взята мысль делать отвод на 45 градусов? В первый раз такое слышу.

[Ariel]

А это откуда такие правила? о0
Импеданс желательно обеспечивать всегда, не важно шина это или одиночный сигнал, если он скоростной.
Расстояние между линиями желательно обеспечивать как можно большим, но это критично только в случае высоких скоростей и большой длины параллельных сегментов трасс. На 100МГц это все еще не очень страшно. Насчет ВИА тоже все от частоты зависит, на 100 мегах плюс-минус одно два погоды не сделают.
А откуда взята мысль делать отвод на 45 градусов? В первый раз такое слышу.

1. По поводу ВИА - как показывает опыт с параллельной шиной RGB (между несколькими чипами Silicon Image), при их неодинаковости на картинке (выход DVI) появляются точки. Частота клока при этом 85-165 мГц (зависит от резолюции).
2. По поводу 45 градусов - это одна из рекомендаций тех же Silicon Image для таких параллельных шин (ссылку дать не могу, это было письмо по поводу конкретной проблемы топологии)

[Obstinate]

При вашей частоте (127мГц) помеха от соседнего проводника, в основном из-за взаимной индуктивности, может достаточно сильно исказить сигнал, что приведет к ошибкам при считывании.

Повторюсь, данные выставляются одновременно (и адрес тоже), а чтерие или их запись осуществляется другим сигналом. Вот этот сигнал и надо держать подальше от остальных, чтобы его фронт не навёл помехи на данные. А то что данные влияют друг на друга в момент выставления их, ничего страшного, к моменту прихода управляющего сигнала там всё устаканится, главное чтобы длинна проводников в шине данных была примерно одинаковой.

Сообщение отредактировал Obstinate - May 20 2008, 15:07

[Uree]

А Вы уверены что точки именно из-за разного количества ВИА в цепях? Потому как ВИА собственно сосредоточенные неравномерности линии передачи постоянные во времени. Тогда почему точки появляются, а не постоянно присутствуют на картинке?
А насчет углов уже были исследования - разницы между сигналами с разными углами трасс(от скругленных до острых) так и не нашли...
У нас тоже некоторые чипмейкеры рекомендации пишут... причем содержание зависит только от человека, который пишет, никак не от фирмы или реальной ситуации - вот ему так кажется в данный момент Для двух родственных чипов разные рекомендации - тут делайте плэйн по питанию, а тут ведите дорожкой, тут можно ставить элементы на боттоме, а тут нет... А работает-то одинаково

[Ariel]

По поводу ВИАС-да, уверен. Та плата, с которой была проблема, была переразведена с целью выравнивания числа ВИАС по линиям шины, и проблема устранилась. ВИА создает 2 проблемы:
-вносит дополнительную задержку сигнала из-за паразитной индуктивности,
-происходит разрыв опорного земляного полигона, потому что сигнал переходит с одного слоя на противоположный. Это приводит к еще большей задержке.
В результате при частотах близких к 100 мГц задержка между разными проводами в шине превышает длительность самых коротких импульсов, что увеличивает джиттер и приводит к ошибочным битам.
Что же касается угла 45 градусов - не уверен, что это обязательно, потому что есть платы, хорошо работающие и без этого угла.
Да, забыл упомянуть, что для уменьшения дребезга, и снижения бросков тока при переключении (из-за емкости проводников) в каждом проводе шины рядом с выходом драйвера должен стоять последовательный резистор 22-39 ом.

[Obstinate]

Да, забыл упомянуть, что для уменьшения дребезга, и снижения бросков тока при переключении (из-за емкости проводников) в каждом проводе шины рядом с выходом драйвера должен стоять последовательный резистор 22-39 ом.

Это не обязательно, всё зависит от конкретной микросхемы, например в даташите на SH4 написано что не требуется внешних резисторов на шине.

[Ariel]

Это не обязательно, всё зависит от конкретной микросхемы, например в даташите на SH4 написано что не требуется внешних резисторов на шине.

Да, это так. В некоторых м/схемах уже есть всроенные резисторы.

[Владимир]

А насчет углов уже были исследования - разницы между сигналами с разными углами трасс(от скругленных до острых) так и не нашли...

ГЫ. чем выше скорость тока, тем сложнее ему отклонится. Закон инерции Однако (Шутка) Отсюда и 45 град и закрепления, с родни прыжкам в сторону с разгона.

[AlexN]

При вашей частоте (127мГц) помеха от соседнего проводника, в основном из-за взаимной индуктивности, может достаточно сильно исказить сигнал, что приведет к ошибкам при считывании.

добавлю - это называется crosstalk - влияние соседних проводников через взаимную индуктивность и емкость.
рекомендация от intel - по адресным линиям и линиям данных - зазор = 2 ширины проводника, у клоков - 3 ширины.

[Владимир]

добавлю - это называется crosstalk - влияние соседних проводников через взаимную индуктивность и емкость.
рекомендация от intel - по адресным линиям и линиям данных - зазор = 2 ширины проводника, у клоков - 3 ширины

Структура электромагнитного поля проводника не пропорциально его ширине. Скорее всего рекомендации вытащены из конкритики для дорожек с минимальной шириной.


crosstalk--- зависит от зазора и длины паралельных участков

Утрирую-- но возьмите дорожку шириной 1 мм--- вам зазор делать 3 мм

[Obstinate]

добавлю - это называется crosstalk - влияние соседних проводников через взаимную индуктивность и емкость.
рекомендация от intel - по адресным линиям и линиям данных - зазор = 2 ширины проводника, у клоков - 3 ширины.

Проводник 0.15, зазор 0.15. Фольга 18мк. Нет никаких ошибок при считывании, саму плату я выкладывал выше.

[avesat]

По поводу ВИАС-да, уверен. Та плата, с которой была проблема, была переразведена с целью выравнивания числа ВИАС по линиям шины, и проблема устранилась. ВИА создает 2 проблемы:
-вносит дополнительную задержку сигнала из-за паразитной индуктивности,
-происходит разрыв опорного земляного полигона, потому что сигнал переходит с одного слоя на противоположный. Это приводит к еще большей задержке.
В результате при частотах близких к 100 мГц задержка между разными проводами в шине превышает длительность самых коротких импульсов, что увеличивает джиттер и приводит к ошибочным битам.
....

Ну можно так нароутить, что и на килогерце глючить будет вот ксилинкс говорит, что у них симуляция разводки рокетов методом GSSG, переход с топа на 10-й слой показала такое:
The via structure shows excellent broadband insertion and return loss (> -10 dB) well beyond 20 GHz.
В идеале нужно разводить одними микрополосками или полосками, в реале нужно симулить.

....
Да, забыл упомянуть, что для уменьшения дребезга, и снижения бросков тока при переключении (из-за емкости проводников) в каждом проводе шины рядом с выходом драйвера должен стоять последовательный резистор 22-39 ом.

Ключевое слово согласование линии передачи, а каким способом и каким резистором нужно исходить из конкретного случая.

ГЫ. чем выше скорость тока, тем сложнее ему отклонится. Закон инерции Однако (Шутка) Отсюда и 45 град и закрепления, с родни прыжкам в сторону с разгона.

Этим можно заморачиваться когда работаешь с СВЧ

[Uree]

В результате при частотах близких к 100 мГц задержка между разными проводами в шине превышает длительность самых коротких импульсов, что увеличивает джиттер и приводит к ошибочным битам.

Давайте не будем фантазировать. Самый короткий импульс при 100мегах тактовой это 10 нс. Вы устанете накручивать длину трассы и ставить ВИА, чтобы получить на плате такую задержку.
Джиттер - это дрожание фазы, причем случайное. Линия передачи свои характеристики во времени скачком не меняет, поэтому вносимая ею задержка постоянна и величину джиттера не увеличивает, а вносит постоянный фазовый сдвиг

[vetal]

Самый короткий импульс при 100мегах тактовой это 10 нс

5нс, 10 это период следования этих импульсов...Если брать стандартный разброс 40-60%, то получим от 4 до 6нс(статично).
Чтобы получить разброс 4нс между сигналами шины - надо сильно постараться при разводке

[Uree]

5нс, 10 это период следования этих импульсов...

10 - период тактовой. Если у нас не DDR, то длительность сигналов тоже 10, ну пусть даже они ставятся не на весь период, пусть 5. Но "убить" их действительно нужно постараться...

Если утверждать, что число ВИА должно быть равным, то как у меня ДДР2-400 работает, если в одной байтовой группе чилсо ВИА на трассе 0 или 2? Длина трасс очень примерно равная(в пределах 10мм разброс), количество ВИА тоже разное, а оно работает... Странно, не должно ведь
Не все так страшно, лучше всего моделить в каждом случае, ну и не делать откровенной кривизны в трассировке.

[AlexN]

Проводник 0.15, зазор 0.15. Фольга 18мк. Нет никаких ошибок при считывании, саму плату я выкладывал выше.

кроме всего прочего важно еще расстояние до plane во внутреннем слое. При увеличении расстояния до plane в 2 раза crosstalk увеличивается в 4 раза.

а я не так оптимистичен, проводник -0.15, зазор 0.25, до plane - 0.12 и тоже работает!
я ж не сам это выдумывю, верю их наработкам, мне их путь с их ошибками проходить некогда. Раз уж они испробовали и рекомендации дали - воспользуемся чужим опытом, чем потом думать, почему оно от погоды глючит иногда...

[Ariel]

Давайте не будем фантазировать. Самый короткий импульс при 100мегах тактовой это 10 нс. Вы устанете накручивать длину трассы и ставить ВИА, чтобы получить на плате такую задержку.
Джиттер - это дрожание фазы, причем случайное. Линия передачи свои характеристики во времени скачком не меняет, поэтому вносимая ею задержка постоянна и величину джиттера не увеличивает, а вносит постоянный фазовый сдвиг

Поясняю по поводу джитера. Согласование для описываемого случая в принципе не может быть идеальным, потому что несколько приемников подключены последовательно к одной и той же шине. Поэтому форма импульса на входе каждого приемника не будет прямоугольной, а будет сильно искажена из-за отражений от каждого отвевления на шине плюс отражения от прочих неоднородностей (тех же виас), плюс кросстолк от соседних линий. Фронты будут растянуты, а поскольку порог переключения с 0 на 1 входной логики каждого приемника не постоянен и имеет случайные флуктуации, то эта входная логика создаст дополнительный джитер.

5нс, 10 это период следования этих импульсов...Если брать стандартный разброс 40-60%, то получим от 4 до 6нс(статично).

На самом деле надо от 4 нс отнять джитер драйвера плюс джитер приемника плюс разброс задержки между датой и клоком, плюс 5% разброс питающего напряжения (что тоже влияет на эту задерку), и у вас останется 1-2 nS. Если взять для одной ВИА C= 0.5pF,L=0.6nH, то получаем задержку 17pS. Это без учета паразитной индуктивности из-за разрыва GND PLANE вследствие перехода на противоположную сторону платы. Как посчитать влияние этой индуктивности-не знаю, это надо моделировать, но очевидно что для пары ВИАС задержка может превысить 1nS.

[Uree]

Пара ВИАсов никогда не даст наносекунду задержки, иначе ни одна скоростная схема не работала бы. Читайте Black Magic.