Наскільки важливим є макет USB-даних / як виглядає моя компонування?

Наразі я прокладаю лінії передачі даних USB на своїй дошці, і я просто намагаюся зрозуміти, наскільки вдало підійде моя конструкція. Ось дані:

4 шарова дошка (зверху: сигнал, земля, розбиті площини живлення, сигнал)
внутрішня мідь - 0,5 унцій, зовнішня мідь - 1 унц
препрег між зовнішньою фольгою та серцевиною товщиною 7,8 миль
сліди - 10 млн. з диференціальним міжряддям на відстані 9,7 міл
Довжина сліду шпильки MCU до паралельних ковпачків становить приблизно 0,23 дюйма

Я планую мати герметичний USB-роз'єм у корпусі свого пристрою. Вибір, який я вибрав, має вертикальне розташування заголовка, тому у мене буде плата, на яку я припаюю з'єднувач, а потім між цією та основною платою буде кабель перемички.

Що стосується диференціального опору, виходячи з вищезазначених специфікацій, я думаю, що я повинен приземлитися десь у районі 91 - 92 Ом. Зрозуміло, сліди не залишаються рівномірно розташованими весь час, оскільки вони пробігають через паралельні ковпачки та серійні резистори, перш ніж натискати на роз'єм ... але я постарався якнайкраще.

Ось знімок макета дошки поки:

Макет лінії даних USB

Як це виглядає? Різна за довжиною між парами сліди нижче 5 миль. Що мене турбує, це потенційно зіпсувати цю річ диференціального імпедансу ... і роз'єднати кабель перемички між платою та роз'ємом.

— Тобі Лоуренс
джерело

Ви не проти поділитися тим, що використовуєте MCU? Багато хто із вбудованими приймачами не віддають перевагу зовнішнім компонентам у черзі. Поки вони однакової довжини і не надто довгі, це повинно бути добре. (Я думаю, що в таблицях даних Microchip написано менше 19 см, або щось нелепо так довго)

— якраз

І як довго триватиме Джампер Кабель? Я б припустив, що це буде найслабша ланка, якщо щось є.

— щойно

Ви, ймовірно, отримаєте багато з низькою швидкістю / повною швидкістю usb / usb, що використовується багатьма мікроконтролерами з підтримкою USB. Якщо у вас є щось, що може зробити повну швидкість USB 2.0, ви, ймовірно, повинні бути більш обережними, хоча те, що у вас є, не виглядає погано.

— Кріс Страттон

Кабель для перемичок буде завдовжки приблизно 3 дюйма, 28АВГ, не екранований. Я також використовую LPC1769. Плата прототипу Embedded Artists, яку я використовую, має ті самі резистори серії 33ом та паралельні кришки 18pF, які я використовую.

— Тобі Лоуренс

Це важко сказати на кресленні, але схоже, що ти перетинаєш розкол у площині з цими двома сигналами, і ти цього не хочеш робити. USB використовує диференційований прийом, але сигнали все ще посилаються на площину. Навіть якби вони не були, у вас все одно було б турбуватися про звичайний шум у режимі. Це, мабуть, буде працювати так, але воно, безумовно, випромінює більше.

— Деякий апаратний хлопець

Якщо припустити, що ви використовуєте лише низькошвидкісний або повний швидкість USB, вам слід добре.

Як правило, міркування щодо планування дійсно потрібно враховувати лише в тому випадку, якщо ви їдете на великі відстані (багато дюймів) або використовуєте USB-2.0. Навіть тоді USB напрочуд толерантний.

USB 1.1 або USB2.0 низька / повна швидкість
- Вам дійсно не потрібно хвилюватися. Існують (можливо апокрафічні) історії людей, які працюють на USB2.0 з низькою швидкістю 50 'проводу CAT-5 . Поки ви тримаєте проводку кілька сантиметрів або менше, я б не хвилювався.
- Найшвидший край, про який вам потрібно буде турбуватися, у програмах з низькою / повною швидкістю - 12 МГц. Таким чином, ви насправді не наближаєтесь до того, що переконайтесь, що ваші сліди / проводка належним чином керована трансмісією / імпедансом, це важливо, принаймні до тих пір, поки ваші секції безконтрольного імпедансу менше, скажімо ~ 6 " .
- Як я вже сказав, більшість USB-контролерів вражають точністю до USB-пристроїв, які в значній мірі не відповідають вимогам. Якщо це щось для виробництва, я би витратив зусилля, щоб зробити це належним чином (є один хлопець , який має материнську плату, яка підкидає шипучу форму, якщо щось, що пов’язане з нею, відхиляється від специфікації на невелику кількість), але якщо це просто тестова дошка, я б сказав, просто викладіть її акуратно, і не хвилюйтесь про це.
USB2.0 Високошвидкісний.
- Тут макет стає важливішим. Високошвидкісний USB2.0 має максимальну швидкість обертання 480 МГц. Таким чином, навіть короткі сліди починають наближатися до довжини хвилі даних, і тому такий правильний контроль імпедансу стає важливим.
- Припустимо, що у пакета EDA є правильні параметри маршрутизації, керовані імпедансом, просто встановіть імпеданс диференціальної пари на рівні ~ 90 Ом, і вам слід добре. Але будьте обережні, щоб переконатися, що у вас суцільна основна площина
USB3.0
- То ти ненавидиш себе?

— Коннор Вольф
джерело

Чесно кажучи, є потенціал, що деякі хлопці, яких я знаю, можуть цього захотіти. Я не хочу виключати його продаж, щоб правильно спроектувати його, якщо це не вимагатиме від мене смішної довжини, для мене велике. Однак я планую лише підтримувати повну швидкість USB 2.0. Чи краще мені мати плату, яку продавець роз'ємів підключати безпосередньо до материнської плати і простежити сліди аж до краю основної плати? Принаймні, таким чином я міг би контролювати імпеданс краще, ніж потенційно, ніж я міг би використовувати джемперний кабель.

— Тобі Лоуренс