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

Обычно диф.пары разводят на одной стороне ПП, тогда с расчетом волнового сопротивления справиться любой более-менее серьезный пакет проектирования с signal integrity. У Вас задача не совсем стандартная. Попробуйте посмотреть на калькулятор от Applied Wave Research:
http://www.appwave.com/products/mwoffice/txline.html

Он умеет неплохо расчитывать микрострипы, стриплайны, различные волоноводы и т.д.

Спасибо, я уже считал, многими калькуляторами. При расчетах, для текстолита 1.5 мм, получается нереально развести дифф. пары с шагом 2.54 мм. Поэтому я решил прикинуть без полигона на обратной стороне. Просто перенести на ту сторону одну из дорожек дифф. пары. Ведь это тоже получится дифф. линия , только без экрана, самое главное на ДПП. Поскольку накладно и несовсем понятно кто может сделать МПП 4 слоя с размерами 350х100 мм.

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).

[/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

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.

Ну а почему именно 50Ом? Ну сделай 100Ом. Пусть дифф будет 200. Приёмо-передатчики 50 Омные что-ли? Сделай как получится, потом пощитай волновое и согласовывай.

Ну так и разводите полоски в 3 мм шириной, ничего же Вам не мешает это сделать. Соседние пары расставьте пореже - и всего делов. При такой трассировке как таковой и пары-то не образуется, это только условно можно считать парой.
Подводите к разьёму - там сужаете до необходимых размеров - и всего делов. Да, в точке подсоединения к разьёму Вы получите волновое сопротивление отличное от 100 Ом. Но Вы его так и так получите, ибо этот разъём не предназначен для передач LVDS-сигналов, сам по себе разъём - это уже неоднородность в линии, как её не согласовывай, полностью этого не сделать.
Другое дело, что в среднем (а именно средний импеданс показывают все известные симуляторы линий передач и именно этот импеданс влияет на целостность сигнала) волновое сопротивление будет в районе нужных Вам 100 Ом.

Ну а если говорить о том как посчитать то что Вас интересует, то покопавшись в своих "ресурсах" я как нистранно тоже ничего не нашёл по этому поводу. Хотя вопрос интересный, если что-то найдёте - поделитесь плиз.

Ну так и разводите полоски в 3 мм шириной, ничего же Вам не мешает это сделать. Соседние пары расставьте пореже - и всего делов.


Погляди плату, формат Orcad 9.2. Задача обойтись ДПП 1.5 мм толщиной.

Вячеслав

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

Вячеслав,
Боюсь, что не смогу вам помочь в расчете вашей "дифф. пары" на двухслойке - у меня все же недостаточно опыта. Мы поставляем в Россию в основном многослойки, и все наши заказчики делают традиционные "стрипы" и "микрострипы" с опорными планами питания. Но поделиться литературой на эту тему могу, правда, в основном на английском.
Насчет витой пары - обращаю Ваше внимание на то, что она витая - это существенно снижает вероятность наведения синфазной помехи. Насколько я помню, в стандартах даже оговаривается минимальное количество витков на погонный метр.
Но т.к. я не знаю деталей вашей задачи - возможно, все мои рассуждения вообще не имеют смысла, а работать все будет и вовсе без соблюдения каких бы то ни было правил разводки.
Удачи,
Александр

Ну это для требуемого волнового. Где-то даже табличку видел для оговореного провода в оговореной изоляции. Типа "Z от кол-ва витков на метре". Давно, правда. Чем больше, тем меньше Z. А подавление синфазной там как бесплатное приложение.

Вячеслав,
Боюсь, что не смогу вам помочь в расчете вашей "дифф. пары" на двухслойке - у меня все же недостаточно опыта. Мы поставляем в Россию в основном многослойки, и все наши заказчики делают традиционные "стрипы" и "микрострипы" с опорными планами питания. Но поделиться литературой на эту тему могу, правда, в основном на английском.
Насчет витой пары - обращаю Ваше внимание на то, что она витая - это существенно снижает вероятность наведения синфазной помехи. Насколько я помню, в стандартах даже оговаривается минимальное количество витков на погонный метр.
Но т.к. я не знаю деталей вашей задачи - возможно, все мои рассуждения вообще не имеют смысла, а работать все будет и вовсе без соблюдения каких бы то ни было правил разводки.
Удачи,
Александр

[/quote]

Благодарю Вас, Александр!

Свивают витую пару строго с определенным числом перекручиваний на метр, что дает постоянство L & C по всей длине линии => Z тоже будет постоянно.

Насчет задачи, надо переделать Мат. плату на разъемах типа IDC, PLD чтоб работало не на 33 МГц а на 140. Файлик "мамки" работающей на 33 гдето выше я прикалывал. ДПП 1.5 мм.


PS в длижайшем будующем собираюсь с Вашей фирмой поработать.

Прекрасно, ждем заказ!
Вообще, за последние месяцы у разработчиков заметно вырос интерес к многослойным печатным платам. У нас за август-сентябрь - десятки новых заказчиков по многослойкам (таких, кто впервые многослойную плату заказывает).

С уважением, Александр
pcb@pcbtech.ru
PCB technology - многослойные печатные платы
ICQ#8531742

я думаю сказывается доступность цены - это немаловажный факт

Все, Заработало! Всем

Кому интересно как:
Слой COMP- плюс одной пары, минус другой, и т. д. с шагом 2.54 и шириной 0.6 мм
На слое SOLDER - минус одной пары, плюс другой, и т. д. с тем-же шагом и шириной
Проводники пар расположены строго друг над другом.
Такими линиями объедины 18 разъемов (PBD-16) на текстолите толщиной 1.5 мм, длина платы 355 мм. Получившееся волновое- 100 Ом. (не измерял) Работает по MCBSP c тактовой 140 МГц на TMS320vc5409A. (каждый из 16 поочереди передает последнему).

А можете наводочками посвистеть рядом? Например - электромотор включить, или тумблер питания с индуктивной нагрузкой? Или мобильник рядом положить и на него позвонить?

Добавлю, что каждый из 16 контроллеров в своем составе имеет схему воздуждения пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП) с выходным напряжением порядка 200 В.

Еще вопросы ?

А как же Вы тогда можете утверждать, что оно 100 Ом? Возможно, оно имеет существенные отклонения от желаемого Вами, просто Ваши устройства оказались не так критичны к волновому сопротивлению, например, в силу сравнительно низкой передаваемой частоты...
Вообще, меня интересует, где же Вы всё-таки нашли расчёты для такой дифференциальной линии, как у Вас. Здесь уже просили поделиться источником информации. Подскажите, пожалуйста.

После долгих поисков в руско и англоязычной литературе и сравнения формул по расчету всевозможных полосковых линий связи я пришел к выводу, что расчет BROADSIDE STRIP LINE (с некоторым приближением) можно вести по формуле MICROSTIP LINE, т.е. когда идет к примеру волновод, с шириной=А, несиммеричной линии относительно полигона с другой стороны платы его волновое сопротивление примерно равно сопротивлению дифф. линии расположенной на противоположных сторонах печатной платы с той-же шириной проводников.
Я сделал три варианта с разной шириной проводников, один из них заработал лучше двух других выполненных с + и - отклонением от расчетного значения. На неплохом осциллографе от Agilent наблюдал (как положено в начале, серидине и конце линии) сигналы в получившейся линии,- понравились.
Используемые передатчики/приемники с граничной тактовой 250МГц (sn65lvds047/048)
Недавно проц от TI разогнали с 160 до 200 МГц, линия работает без ошибок.

<<Получившееся волновое- 100 Ом>>- имел ввиду расчетное. С отличным от него наверное незаработалобы из-за несогласованности линии. Сопротивление на конце - 100 Ом.

Удачи, Вячеслав.