Еще немного о дифференциальных линиях Опции

[dlinn]

Здраствуйте ВСЕ!

Как и многие я искал информацию об трассировке дифф. пар и наткнутся на этот форум.

Собственно вопрос. Может кто знает как расчитать волновое сопротивление фифференциальной пары (для LVDS) физически выполненных в виде двух параллельных дорожек расположенных на противоположных сторонах ПП ?

Задача сводится к тому чтобы сделать материнскую плату на разъемах типа IDC (шаг 2.54 мм) . Вы наверное спросите почему на таком Г нужны дифф. пары? просто это все было сделано до меня и работало на шине 33 МГц с ошибками (тип- diff microstrip, длина линий 350 мм , 16 разъемов, 8 пар). Сейчас собрана куча контроллеров, но появилась потребность в увеличении скорости, единственный вариант переделать мамку. Самое главное что я ее спаял в опытном образце на витых парах .... и она работает на 140 МГц без ошибок . Быстрее TMS54 немогут .

Есть у кого какие соображения?
Ну немогу найти расчет на такой тип линий. Наверное формула близка к "Parallel Wire Line" из APPCAD'a но там указаны диаметры с расстоянием, а у меня ширина и толщина проводника + толщина текстолита.

Вячеслав

[bms]

Здраствуйте ВСЕ!

Как и многие я искал информацию об трассировке дифф. пар  и наткнутся на этот форум.

Собственно вопрос. Может кто знает как расчитать волновое сопротивление фифференциальной пары (для LVDS) физически выполненных в виде двух параллельных дорожек расположенных на противоположных сторонах ПП ?

Задача сводится к тому чтобы сделать материнскую плату на разъемах типа IDC (шаг 2.54 мм) . Вы наверное спросите почему на таком Г нужны дифф. пары? просто это все было сделано до меня и работало на шине 33 МГц с ошибками (тип- diff microstrip, длина линий 350 мм , 16 разъемов, 8 пар). Сейчас собрана куча контроллеров, но появилась потребность в увеличении скорости, единственный вариант переделать мамку. Самое главное что я ее спаял в опытном образце на витых парах .... и она работает на 140 МГц без ошибок . Быстрее TMS54 немогут    . 

Есть у кого какие соображения?
Ну немогу найти расчет на такой тип линий. Наверное формула близка к "Parallel Wire Line" из APPCAD'a но там указаны диаметры с расстоянием, а у меня ширина и толщина проводника + толщина текстолита.

Вячеслав

Совсем необязательно дифф. линию прокладывать как пару параллельных проводников, посмотрите например как рекомендуют выравнивать длины дифф. пар - там о параллельности речь вообще не идёт.
Можно поступить следующим образом. Если Вам требуется дифференциальное волновое сопротивление 100 Ом (скорее всего это так), то Вы расчитываете каждый проводник как отдельную 50-ти Омную линию передачи для обычного сигнала (обычная линия с "полосок над полигоном" например). Тогда, пара таких линий относительно друг друга даст дифференциальное волновое сопротивление в 100 Ом. Проводники можно прокладывать как угодно (необязательно параллельно), важно чтобы длина их была одинаковой. Недостаток такого способа заключается лишь в том, что поскольку на линии могут быть наведены внешние помехи, то прокладка их разными путями может привести к разной интенсивности этих помех в каждом проводнике - т.е. линия становится более восприимчивой к внешним наводкам.
Но если их сделать короткими и по возможности проложить рядом - всё будет в порядке.

Таким образом всё что Вам надо сделать - это сделать расчёт по обычной схеме, проследить чтобы длина проводников была одинаковой, чтобы они шли по возможности рядом (но не ближе чем надо для обеспечения 50 Ом в каждом отдельном проводнике) и чтобы по близости не было источников сильных помех (сплошной полигон очень хорошо решает эту проблему).

[dlinn]

[/quote]

Совсем необязательно дифф. линию прокладывать как пару параллельных проводников, посмотрите например как рекомендуют выравнивать длины дифф. пар - там о параллельности речь вообще не идёт.
Можно поступить следующим образом. Если Вам требуется дифференциальное волновое сопротивление 100 Ом (скорее всего это так), то Вы расчитываете каждый проводник как отдельную 50-ти Омную линию передачи для обычного сигнала (обычная линия с "полосок над полигоном" например). Тогда, пара таких линий относительно друг друга даст дифференциальное волновое сопротивление в 100 Ом. Проводники можно прокладывать как угодно (необязательно параллельно), важно чтобы длина их была одинаковой. Недостаток такого способа заключается лишь в том, что поскольку на линии могут быть наведены внешние помехи, то прокладка их разными путями может привести к разной интенсивности этих помех в каждом проводнике - т.е. линия становится более восприимчивой к внешним наводкам.
Но если их сделать короткими и по возможности проложить рядом - всё будет в порядке.

Таким образом всё что Вам надо сделать - это сделать расчёт по обычной схеме, проследить чтобы длина проводников была одинаковой, чтобы они шли по возможности рядом (но не ближе чем надо для обеспечения 50 Ом в каждом отдельном проводнике) и чтобы по близости не было источников сильных помех (сплошной полигон очень хорошо решает эту проблему).

[/quote]

Согласен. Вот только опять-же, на текстолите 1.5мм невозможно провести линии с волновым сопр. 50 ом .
У меня 8 пар в каждом разъеме IDC-16 (шаг 2.54 мм). Если я буду проводить 50-и омные трассы то они просто напросто наложатся друг на друга, так как ширина дороги (микрострип) для 50 ом близка к 3 мм., а расстояние между соседними парами 2.54 мм. По этому и возник вариант насчет трасс на противоположных сторонах ДПП. тогда ширина дороги около 1 мм. и зазор 2.54- 1 мм. Но вот как точно расчитать ширину дорог на противоположных сторонах ДПП ?

Вячеслав

[Yuri Potapoff]

Согласен. Вот только опять-же, на текстолите 1.5мм невозможно провести линии с волновым сопр. 50 ом .

Почему вы не выбираете текстолит 10 мм? Потому что слишком толстый для любой задачи. Для конкретно вашей задачи и 1.5 мм много. Значит надо брать или более тонкий материал, или материал с более высоким эпсилон. Второй вариант дорогой и подходит только для специфических задач. Остается первый вариант - снижать толщину платы. Но не всей платы, а слоя межды проводниками и земляным планом. Здачит сама собой напрашивается многослойка. Даже если просто взять три слоя диэлектрика, не вдаваясь в толщины препрегов и прочего, то 1.5 мм делить на 3 равно 0.5. Значит 50 проводник будет тоже приблизительно 2.8 мм делить на 3 равно 0.9 мм.

[dlinn]

Согласен. Вот только опять-же, на текстолите 1.5мм невозможно провести линии с волновым сопр. 50 ом .

Почему вы не выбираете текстолит 10 мм? Потому что слишком толстый для любой задачи. Для конкретно вашей задачи и 1.5 мм много. Значит надо брать или более тонкий материал, или материал с более высоким эпсилон. Второй вариант дорогой и подходит только для специфических задач. Остается первый вариант - снижать толщину платы. Но не всей платы, а слоя межды проводниками и земляным планом. Здачит сама собой напрашивается многослойка. Даже если просто взять три слоя диэлектрика, не вдаваясь в толщины препрегов и прочего, то 1.5 мм делить на 3 равно 0.5. Значит 50 проводник будет тоже приблизительно 2.8 мм делить на 3 равно 0.9 мм.

Я же говорю, накладно МПП. Когда можно на ДПП на слое SOLDER провести дорогу "+" дифф. пары, а на слое COMP - "-" дифф.пары. И влезает это все в шаг пар 2.54 мм. Вот посчитать незнаю как точно. Завтра отправлю в производство, проверю идею.
PS там плата в архиве (это то, что надо переделать) в следующем ответе, может родится мысль для ДПП с FR4 изола 1.5 мм толщиной.

[PCBtech]

Я же говорю, накладно МПП. Когда можно на ДПП на слое SOLDER провести дорогу "+" дифф. пары, а на слое COMP - "-" дифф.пары. И влезает это все в шаг пар 2.54 мм. Вот посчитать незнаю как точно. Завтра отправлю в производство, проверю идею.
PS там плата в архиве (это то, что надо переделать) в следующем ответе, может родится мысль для ДПП с FR4 изола 1.5 мм толщиной.

Все же не очень понятна задача. Вы хотите действительно работающую дифференциальную пару получить, или так, что получится, на авось?
Вот что буржуи пишут на эту тему:
Use controlled impedance PCB traces which match the differential impedance of your transmission medium (i.e. cable) and termination resistor. Route the differential pair traces as close together as possible as soon as they leave the IC.
This helps to eliminate reflections and ensures that noise is coupled as common-mode. In fact, we have seen that differential signals which are 1mm apart radiate
far less noise than traces 3mm apart since magnetic field cancellation is much better with the closer traces. Plus, noise induced on the differential lines is much more likely to appear as commonmode which is rejected by the receiver.
When designing for a specific differential ZO (ZDIFF) for edge-coupled lines, it is recommended that you adjust trace width "W" to alter ZDIFF. It is recommended to not adjust "S" which should be the minimum spacing specified by your PCB vendor for line-to-line spacing.
Как видите, подход серьезный...
Кстати, вопрос - а где у вас возвратный ток потечет на этой ДПП, если вы собираетесь линию передачи делать на двухслойке без опорных планов земли? Как у вас там земля проложена?
Короче говоря, у вас задача какая - чтобы работало при любых условиях и любых помехах, или чтобы не сбоило в тепличных условиях на столе разработчика?

[dlinn]

Я же говорю, накладно МПП. Когда можно на ДПП на слое SOLDER провести дорогу "+" дифф. пары, а на слое COMP - "-" дифф.пары. И влезает это все в шаг пар 2.54 мм. Вот посчитать незнаю как точно. Завтра отправлю в производство, проверю идею.
PS там плата в архиве (это то, что надо переделать) в следующем ответе, может родится мысль для ДПП с FR4 изола 1.5 мм толщиной.

Все же не очень понятна задача. Вы хотите действительно работающую дифференциальную пару получить, или так, что получится, на авось?
Вот что буржуи пишут на эту тему:
Use controlled impedance PCB traces which match the differential impedance of your transmission medium (i.e. cable) and termination resistor. Route the differential pair traces as close together as possible as soon as they leave the IC.
This helps to eliminate reflections and ensures that noise is coupled as common-mode. In fact, we have seen that differential signals which are 1mm apart radiate
far less noise than traces 3mm apart since magnetic field cancellation is much better with the closer traces. Plus, noise induced on the differential lines is much more likely to appear as commonmode which is rejected by the receiver.
When designing for a specific differential ZO (ZDIFF) for edge-coupled lines, it is recommended that you adjust trace width "W" to alter ZDIFF. It is recommended to not adjust "S" which should be the minimum spacing specified by your PCB vendor for line-to-line spacing.
Как видите, подход серьезный...
Кстати, вопрос - а где у вас возвратный ток потечет на этой ДПП, если вы собираетесь линию передачи делать на двухслойке без опорных планов земли? Как у вас там земля проложена?
Короче говоря, у вас задача какая - чтобы работало при любых условиях и любых помехах, или чтобы не сбоило в тепличных условиях на столе разработчика?

Спасибо за критику, лучше конечно по-русски.

Насколько я знаю, для дифф. пар. главное однородность по всей ее длине расстояний диэлектрической проницаемости и толщин/ширин проводников. И вовсе необезательно чтоб рядом была земля. Вспомните витую пару RJ-45. Там просто свиты проводники, что дает постоянство выше перечисленных требований. Кстати землей там чаще и непахнет, работает при любых погодных условиях, в воде тоже.

На ваш вопрос "как земля проложена?" -по шине питания.
а на "Короче говоря, у вас задача какая - чтобы работало при любых условиях и любых помехах, или чтобы не сбоило в тепличных условиях на столе разработчика?" - конечно чтоб работало везде и при любых погодных условиях.

Вы необращали внимание на то, что если сравнить расчеты Microstrip из вашего файлика "экселя" с расчетом дифф пары "Parallel Wire Line" из APPCAD'a , приэтом принять h=S-d. То получаются одинаковые результаты.

Жду ответа
Вячеслав