Коли викладаєте сліди на друкованій платі, які імпеданси мені потрібно враховувати?

Я займаюся дизайном низькошвидкісних мікросхем для таких мікроконтролерів (як правило, менше ніж 20 МГц), і зараз я починаю працювати на більш швидкісних схемах. Що я хочу знати:

• Які міркування потрібно враховувати щодо слідів у високошвидкісних контурах?

• Чи повинен я відповідати імпедансу кожної лінії між двома швидкодіючими пристроями?

• Чи всі сліди повинні бути однакової довжини?

• Чи є хороша довідка щодо цих правил?

• Чи можна це зробити за допомогою інструментів проектування схем з відкритим кодом ( gEDA та компанія)?

(Спершу варто сказати, що у мене є досвід роботи з платами в діапазоні 100 МГц, але я далеко не експерт.)

Канонічним посиланням є високошвидкісний цифровий дизайн Джонсона та Грема. Джонсон також написав більш просунуте продовження, Швидкісне розповсюдження сигналів, у 2003 році.

Ви можете викласти будь-яку дошку з gEDA та компанією, але це може стати довільно складним, наскільки я б шукав кращого інструменту, якщо ви зможете його отримати. Зіставлення довжин багатьох слідів вручну швидко набридає.

Щодо того, що вам насправді потрібно робити зі слідами, ось які речі я стежу:

1. Довжина слідів починає мати значення, як тільки ваші сліди перевищують 1/6 від висхідного краю цифрового сигналу. На час підйому на 1 нс на типовій друкованій платі піднімається кромка становить близько 6 дюймів, тому ви хочете, щоб ваші сліди були менше 1 дюйма.

2. Ви хочете співставити закінчення слідів з їх характерним опором, щоб запобігти відбиті сигнали. На практиці це означає або ставити резистор на землю прямо до того, як слід досягне місця призначення, або ставити резистор послідовно на початку сліду. Я знайшов діаграми в главі 12 «Аналогової електроніки» від Crecraft та Gergely, на які варто дивитися довше: http://books.google.com/books?id=lS7qN6iHyBYC&lpg=PP1&ots=cg6ZMM2GI1&dq=analog%20electronics%20crecraft&pg = PA296 # v = фрагмент & q = розповсюдження% 20of% 20a% 20pulse & f = помилкові таблиці даних Виробника іноді матимуть рекомендовані схеми припинення.

3. Зі збільшенням швидкості сигналу вам доведеться турбуватися про напруги, що виникають у сусідніх слідах через взаємну індуктивність та швидко змінюються струми (V = L * di / dt). Люди називають це "перехресними розмовами". Це означає, що вам потрібно розмістити сліди подалі одна від одної, використовувати заземлену площину під усіма своїми слідами та / або помістити земні сліди ("сліди охоронця") між слідами, які ви намагаєтесь ізолювати.

Це все, що я насправді хвилюю на практиці.

Для високошвидкісних цифрових сигналів потрібно встановити імпеданс сліду до вихідного опору вихідного драйвера сигналу. Багато сигнальних ліній передачі також вимагають припинення. Це зменшує відбиття та міжсимвольні перешкоди. Імпеданс сліду визначається насамперед шириною та складанням друкованої плати, але роль повернення сигналу також грає роль. Перемикання шарів або маршрутизація сигналу через розділену площину заземлення створюватимуть розриви опору і погіршать максимальну швидкість, з якою зв'язок може працювати.

Вимоги відповідності довжини слідів визначатимуться вимогами до часового протоколу, який використовується сигналами. Наприклад, інтерфейс пам'яті DDR вимагає, щоб сигнали DQ (даних) надходили протягом стількох пікосекунд сигналу DQS (стробо). Приблизна оцінка невідповідності може бути розрахована з невідповідності довжини сліду та затримки поширення лінії електропередачі. Інженери по цілісності сигналів створюють більш точний аналіз косого часу, виконуючи моделювання топології маршрутів та моделей драйверів вводу / виводу.

Відмінна посилання на цю тему - книга доктора Говарда Джонсона "Високошвидкісний цифровий дизайн: довідник чорної магії" (http://www.amazon.com/High-Speed-Digital-Design-Handbook/dp/0133957241)

Джейсон

Все це насправді залежить від того, що ви маєте на увазі під «високою швидкістю».

Найважливіший фактор, що визначає, чи потрібно вам припинення, - це кількість часу, яке потрібне, щоб піднімаючий край поширювався. Якщо ваш час підйому становить 100 пс, то не має значення, чи 100 МГц, чи 10 МГц, відбиття все одно зашкодять вам. Але роздуми є лише проблемою, коли ви досягаєте довжини "лінії передачі". Я думаю, що це щось на кшталт ... за кожні 300 к.с. часу зростання можна обійти дюйм без припинення. Тож за час підйому в 0,9 нс можна пройти близько трьох дюймів.

Що стосується імпедансу слідів, вам слід google "мікросмужкою". Вам знадобиться суцільна площина землі під слідом. Тоді відстань сліду від площини (визначається складанням дошки) та ширина сліду повинні значною мірою визначати опір сліду. Багато інструментів дизайну друкованих плат автоматично обчислять вам імпеданс сліду.

Вам не потрібно робити сліди однакової довжини, якщо цього не вимагає ваша схема. Наприклад, пам'ять DDR вимагає її в певній кількості, а диференціальні сліди вимагають цього.

Стандарт для моделювання - HyperLynx (від Mentor). LineSim робить це попередньо плануванням; BoardSim робить це після розмітки.