Вопрос про HS USB, Разводка HS USB Опции

[nikkov]

Пытаюсь развести простую отладочную плату для LPC18XX/43XX в корпусе LQFP144 на 2-х слойке. Столкнулся с тем, что порядок выводов на процессоре и miniUSB разъеме разные. Т.е. чтобы довести DM+ и DM- от процессора до разъема надо их поменять местами. Отсюда вопрос, как это правильней сделать? Пока склоняюсь к тому, чтобы разъем и процессор разместить на разных сторонах платы и сделать виасы непосредственно около разъема и там же, на виасах, повесить ESD защиту. Смущает то, что на 2-х слойке и так 90-ом нереально, а тут еще и переходные, как оно работать будет? Ну и чисто эстетически монтаж на разные стороны не нравится, но перекрещивать дороги, как мне кажется, совсем неправильно.

[dinam]

Разводил на двухслойке HS USB и вроде даже удавалось волновое сопротивление выдерживать. Когда надо было LVDS провести не перекрещивал, а огибал один вывод, длины выравнивал. Всё работало нормально.

[nikkov]

Разводил на двухслойке HS USB и вроде даже удавалось волновое сопротивление выдерживать. Когда надо было LVDS провести не перекрещивал, а огибал один вывод, длины выравнивал. Всё работало нормально.

Для AVR32 я тоже разводил HS USB, про волновое не скажу, но работает нормально. Но там две дороги идут параллельно от авр-ки до разъема.
Обогнуть, без смены слоя, в моем случае можно только у разъема, но это мне кажется еще более худшим вариантом.

[dinam]

Волновое я посчитал на калькуляторе Saturn PCB Toolkit и выдержал на 2хслойке.
Огибал возле разьема. Ничего криминального в этом я не вижу. Волновое сопротивление выдерживается, отражений нет (использовал дуги).

[nikkov]

Волновое я посчитал на калькуляторе Saturn PCB Toolkit и выдержал на 2хслойке.
Огибал возле разьема. Ничего криминального в этом я не вижу. Волновое сопротивление выдерживается, отражений нет (использовал дуги).

А можно узнать параметры дорожек для требуемого волнового сопротивления? Все калькуляторы показывают для плат с толщиной >1 мм требуемую ширину линий не менее 1 мм, что практически невозможно реализовать на плате.

[vicnic]

А можно узнать параметры дорожек для требуемого волнового сопротивления? Все калькуляторы показывают для плат с толщиной >1 мм требуемую ширину линий не менее 1 мм, что практически невозможно реализовать на плате.

Можно попробовать выводить от микросхемы узким проводников, а потом расширять до нужного размера.
По моему мнению, если длина до разъема небольшая, то можем помочь простое выравнивание длин между собой без контроля сопротивления.

[Uree]

Могут и более узкими трассы быть, только надо по бокам залить полгонами земли, это работает подобно плэйну на соседнем слое и снижает импеданс пары.

...отражений нет (использовал дуги).

А что, на прямых или 45 градусов углах электроны бьются об эти углы и отражаются обратно? При чем здесь дуги к отражениям?

[nikkov]

Могут и более узкими трассы быть, только надо по бокам залить полгонами земли, это работает подобно плэйну на соседнем слое и снижает импеданс пары.

Про это я читал, но с полигонами, как и с расширением проводников не очень, так как места немного, поэтому выбирать придется из 2-х зол - кружить или по слоям прыгать.

[telix]

Да не бойтесь Вы по слоям прыгать. И с волновым сопротивлением, сильно не заморачивайтесь. Трассы шире 0.5мм не делайте, 0.5 трасса, 0.2 зазор, фиг с ним с импедансом.
Главное аккуратно проведите их по длине, и не более двух прыжков через переходные и зазоры от 0.5мм до планов питания и других трасс на том слое, где идут USB трассы.
Буржуи USB2.0 тащат по плате на 20см, и делают от двух скачков по слоям, и ничего не боятся.

[dinam]

Делал шириной порядка 1 мм с зазором между проводниками .25 мм и по бокам землю. На мой взгляд получается где-то рядом. Т.к. не совсем понимаю как учесть вклад земли побокам(калькулятор это не поддерживает).
to Uree Тяжело с гуру спорить т.к. разводкой занимаюсь не часто. Но в памяти отложилось, что любые загибы трасс(не скругленные) приводят к нарушению формы сигнала, называемые отражениями. Читал про приборы (непомню как называются) для тестирования кабелей, которые посылая тестовый сигнал смотрят на отражения. И выдают характер нрушения кабеля, расстояние до него и т.д.

[zhz]

to Uree Тяжело с гуру спорить т.к. разводкой занимаюсь не часто. Но в памяти отложилось, что любые загибы трасс(не скругленные) приводят к нарушению формы сигнала, называемые отражениями. Читал про приборы (непомню как называются) для тестирования кабелей, которые посылая тестовый сигнал смотрят на отражения. И выдают характер нрушения кабеля, расстояние до него и т.д.

К вопросу об углах:
http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf

" Conclusions:
The TDR data do not show any measurable reflections from either 45 or 90 corners in microstrip traces. In theory, there is a change in Zo caused by a corner, but the effect is not sufficient to be resolvable with a 17 ps rise-time pulse.
The radiated emission measurements (up to 1.3 GHz.) do not show an increase for 90 corners, compared to 45 corners, that is larger than measurement uncertainty. All of the trace geometries measured produced radiated emissions that were 35-50 dB below the emissions of a 3-cm long monopole antenna and only slightly above those from a straight trace with no corners.
For most circuit boards it is expected that discontinuities encountered at IC packages, connectors, and vias will produce much larger reflection or radiation effects than either 45 or 90 corners. "

[Uree]

Спасибо zhz. Собственно именно эти выводы я и имел в виду. Читал когда-то, но не вспомнил где именно, а без линка писать об этом не стал.
Когда уже становятся критичными углы, переходные и т.п. неравномерности линии - ВЧ аналог с малыми уровнями(0.8-1.0ГГц и выше) или очень быстрые гигабитные линии. Хотя опять надо учитывать длину, потому как заметить затухание-излучение-отражение на линии 3см будет проблематично, а вот на нескольких десятках см проблемы могут встать в полный рост.

upd
Возвращаясь к началу темы и нереальности 90 Ом на 2-слойке.
0.5мм трассы и 0.15мм зазор внутри пары в случае без плэйна:



и 0.3мм трассы и 0.15мм в паре и к плэйну при его наличии:



Плюс внешняя заливка пары во втором случае работает слегка как экран в обе стороны.

[dinam]

Что-то я запутался. Почему такое расхождение? Я считаю что для USB 90 Ом это Zdifferential(Differential impedance of the two conductors). И у меня оно получается при ваших параметрах 126 Ом.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[telix]

По моему нельзя забывать о common mode импедансе.

[Uree]

Именно из-з таких результатов не советую пользоваться этим калькулятором. Производители считают в Polar-е и нам есть смысл считать в нем же. Иначе посчитаете, запроектируете, напишете в требованиях к плате, а они вам скажут что это неправильно и придется все переделывать... Причем они как раз будут правы, ибо результаты Полара подверждаются измерениями на тест-купонах, а кто проверял этот Сатурн и проверял ли вообще - неизвестно.

[ClayMan]

Спасибо zhz. Собственно именно эти выводы я и имел в виду. Читал когда-то, но не вспомнил где именно, а без линка писать об этом не стал.

Я читал об этом в книге Lee W Ritchey "Right the first time". Там он даже проводит исследование на предмет откуда взялось это заблуждение.

[nikkov]

В общем думаю сделать так:



проводники 0.3, зазор между линиями и заливкой 0.1524

[decom]

На таком расстоянии до чипа вообще можно ничего не делать
А вот тащить трассы под разъемом это совсем не гуд. Вы посадите прямо на трассы защитное заземление корпуса разъема,
который в редких случаях но будет наводить на трассы паразитные разряды и помехи. Правда для этого ему, то есть разъему,
придется постараться. Ну и плюс, если посадить слишком низко он запросто может проткнуть тоненькую маску и закоротить трассы.
Хотя не факт, что разъемы сидят так низко.

Но в принципе это потом можно будет обойти, проложив кусок тонкой платы с медью, которую затем запаять на землю, как экран.
Правда изолировать придется с двух сторон. Снизу от трасс, сверху от разъема, дырочки просверлить, там...
Короче прокатит, но будьте готовы

Сообщение отредактировал decom - Feb 27 2013, 05:22

[Uree]

Еще можно не заморачиваться с выравниванием проводников в паре - эта разница все равно тестами не проверяется.

[nikkov]

Еще можно не заморачиваться с выравниванием проводников в паре - эта разница все равно тестами не проверяется.

Выравнивал, чтобы уложиться в требуемую разницу < 1.25 мм. Без этого разница была ~1.5 мм