Jak ważny jest układ linii danych USB / jak wygląda mój układ?

W tej chwili układam linie danych USB na mojej płycie i staram się dowiedzieć, jak dobrze pójdzie mój projekt. Oto szczegóły:

• 4-warstwowa płyta (od góry: sygnał, masa, podzielone płaszczyzny mocy, sygnał)
• wewnętrzna miedź to 0,5 uncji, zewnętrzna miedź to 1 uncja
• prepreg między folią zewnętrzną a rdzeniem ma grubość 7,8 mils
• ślady wynoszą 10 mil z różnicowym odstępem między parami przy 9,7 mils
• Długość śledzenia wtyku MCU do równoległych nakładek wynosi około 0,23 cala

Planuję mieć zamknięte złącze USB w obudowie mojego urządzenia. Wybrane przeze mnie złącze ma pionowy układ nagłówka, więc będę miał płytkę, do której lutuję złącze, a następnie między tą a płytą główną będzie kabel połączeniowy.

Jeśli chodzi o impedancję różnicową, w oparciu o powyższe specyfikacje, sądzę, że powinienem lądować gdzieś w obszarze 91 - 92 omów. To prawda, że ​​ślady nie pozostają w równych odstępach przez cały czas, ponieważ biegną przez równoległe nakładki i szeregowe rezystory przed uderzeniem w złącze ... ale starałem się jak mogłem.

Oto ujęcie dotychczasowego układu planszy:

Jak to wygląda? Różna długość między parą śladów wynosi poniżej 5 mil. To, co mnie martwi, to potencjalne zepsucie tej całej impedancji różnicowej ... i poprowadzenie kabla połączeniowego między płytką a złączem.

Zakładając, że używasz tylko portu USB o niskiej lub pełnej prędkości, wszystko powinno być w porządku.

Ogólnie rzecz biorąc, rozważania dotyczące układu naprawdę należy wziąć pod uwagę tylko, jeśli wybierasz się na duże odległości (wiele cali) lub używasz USB-2.0. Nawet wtedy USB jest zaskakująco tolerancyjny.

• Niska / pełna prędkość USB 1.1 lub USB2.0

  • Naprawdę nie musisz się martwić. Istnieją (prawdopodobnie apokraficzne) historie o ludziach korzystających z USB2.0 o niskiej prędkości 50 'przewodu CAT-5 . Tak długo, jak trzymasz drut o długości kilku cali lub mniej, nie martwiłbym się.
  • Najszybsza krawędź, o którą musisz się martwić w aplikacjach o niskiej / pełnej prędkości, to 12 MHz. W związku z tym tak naprawdę nie zbliżasz się do punktu, w którym upewnienie się, że twoje ślady / okablowanie są odpowiednio wyłożone transmisją / sterowane impedancją, jest tak ważne, przynajmniej tak długo, jak ogólne sekcje niekontrolowanej impedancji są mniejsze niż, powiedzmy ~ 6 " .
  • Jak powiedziałem, większość kontrolerów USB jest imponująco tolerancyjnych w stosunku do urządzeń USB, które są bardzo niespecyfikowane. Jeśli jest to coś do produkcji, poświęciłbym wysiłek, aby zrobić to poprawnie (jest tam jeden facet , który ma płytę główną, która rzuca ciasne dopasowanie, jeśli cokolwiek z nim związanego odbiega od specyfikacji o niewielką ilość), ale jeśli to tylko tablica testowa, powiedziałbym, że po prostu starannie ją ułóż i nie przejmuj się.

• USB2.0 High-speed.

  • Tutaj układ staje się ważniejszy. USB2.0 High-Speed ​​ma maksymalną szybkość krawędzi 480 MHz. Jako takie, nawet krótkie ślady zaczynają zbliżać się do długości fali danych, i jako taka ważna staje się właściwa kontrola impedancji.
  • Zakładając, że pakiet EDA ma odpowiednie opcje routingu sterowane impedancją, po prostu ustaw impedancję pary różnicowej na ~ 90 Ω i wszystko powinno być w porządku. Uważaj jednak, aby mieć ciągłą płaszczyznę podłoża

• USB 3.0

  • Więc siebie nienawidzisz?