Długość pary różnicowej USB

12

Rutuję płytkę drukowaną, która korzysta z połączenia USB. Ślady pary różnicowej są oddalone od siebie o 10 mil i mają około 1 mm różnej długości. Czy to będzie problem? Jaka jest zalecana maksymalna różnica długości i minimalna odległość między nimi?

usb high-speed differential mFeinstein
źródło
1
Jakie prędkości musisz obsługiwać?
Dave Tweed
1
Opublikowałem to wcześniej, ale nie mogę tego znaleźć. W tym poście na blogu można znaleźć nano sekundę do pobrania (w próżni): blog.jgc.org/2012/10/10/a-downloadable-nanosecond.html . Jedna nanosekunda oznacza 1 GHz.
jippie
USB 2.0 Full Speed ​​czy High Speed?
Turbo J
@TurboJ USB 2.0 Full Speed
mFeinstein
Jak długie są ślady? Jeśli jest bardzo krótki, to naprawdę nie musisz się martwić impedancją lub dopasowaniem czegokolwiek. Dobrą zasadą jest to, że jeśli długość fali (okresu) bitów jest 12 razy dłuższa niż ślad, nie musisz się o nic martwić.
Michael Fox

Odpowiedzi:

20

Chociaż zarówno długość, jak i impedancja są ważne, różnica 1 mm długości nie wpłynie w żaden sposób na wydajność twojego systemu, nawet w przypadku szybkich USB-2.0.

Ze specyfikacji USB:

7.1.3
Pochylenie kabla Maksymalne pochylenie wprowadzone przez kabel między różnicową parą sygnalizacji (tj. D + i D- (TSKEW)) musi być mniejsze niż 100 ps i jest mierzone zgodnie z opisem w rozdziale 6.7.

Zakładając idealną prędkość propagacji (tj. C, prędkość światła), różnica długości ~ 2,99 cm spowodowałaby przekrzywienie 100 ps. W związku z tym różnica 1 mm długości śladu nie będzie stanowić problemu.

Dodano: na prawdziwej płytce drukowanej sygnały poruszają się wolniej niż prędkość światła. W przypadku linii paskowej (warstwa wewnętrzna) dzieli się prędkość światła w próżni przez pierwiastek kwadratowy względnej stałej dielektrycznej (e_r). A więc o około połowę prędkości. Oznacza to, że 100ps jest bardziej jak 15 mm. W przypadku warstw zewnętrznych prędkość jest nieco wyższa (około 10%).

Connor Wolf
źródło
Dodano trochę o prędkości propagacji na prawdziwej płytce drukowanej.
Rolf Ostergaard
1
@RolfOstergaard - to naprawdę powinna być twoja własna odpowiedź, a nie edycja.
Chris Stratton
@ChrisStratton Cóż ... ConnorWolf pobił mnie, gdy udzielił przyzwoitej odpowiedzi, która została już zaakceptowana. Więc najlepsze, co mogłem zrobić, to uczynić to trochę bardziej użytecznym dla tych z nas, którzy nie żyją w próżni :-) Mam nadzieję, że to w porządku?
Rolf Ostergaard
1
Nie, nie jest. Nie możesz użyć edycji, aby wstawić własne odrębne pomysły do ​​już zaakceptowanej, wysoko ocenionej odpowiedzi innej osoby. Jeśli chcesz wskazać problem z odpowiedzią, zrób to w komentarzu. Lub publikujesz własną alternatywę, która jest oceniana osobno z własnym głosowaniem.
Chris Stratton
Szczerze mówiąc, nie przeszkadzało mi to tak bardzo, ale wydaje mi się, że to ja najbardziej na tym skorzystam. Prawdopodobnie powinienem był poszukać rzeczywistych prędkości propagacji PCB w mojej oryginalnej odpowiedzi.
Connor Wolf,
5

Liczy się nie odległość. Ważna jest impedancja linii paska lub mikropask. Użyj dowolnego kalkulatora w oprogramowaniu CAD lub online, aby uzyskać różnicę 90 omów. Impedancja zależy od rozstawu śladów i ich wysokości nad płaszczyzną uziemienia. Przykładowy kalkulator znajduje się w eeweb .

Różnica 1 mm jest w porządku, chyba że korzystasz z SuperSpeed ​​USB 3.0.

Brian Carlton
źródło
Czy wiesz jak to zrobić w Altium?
mFeinstein
1
@mFeinstein - określ schemat D + / D- jako linie różnicowe na schemacie, aw edytorze PCB ustaw reguły dla par różnicowych. Możesz określić maksymalną niesprzężoną odległość, impedancję nominalną i różnicę maksymalnej długości.
Connor Wolf,
1
@mFeinstein - Dokumentacja Altium na temat par diff routingu: wiki.altium.com/display/ADOH/…
Connor Wolf
3

Najważniejszym czynnikiem w routingu pary różnic w USB jest impedancja. Nie ma to związku z długością, ale z geometrią śladów względem siebie i planszy.

Dobra informacja na ten temat dla USB została wykonana przez Intel:

Wytyczne dotyczące projektowania USB High Speed

Fragment:

3.4 Dopasowywanie długości śledzenia USB wysokiej prędkości

Skorzystaj z poniższych wskazówek dotyczących dopasowania długości śledzenia.

Śledzenie pary szybkich sygnałów USB powinno być dopasowane do długości śladu. Niedopasowanie maksymalnej długości śledzenia między parami sygnałów USB o dużej szybkości (np. DM1 i DP1) nie powinno przekraczać 150 mils.

Gustavo Litovsky
źródło
2

Z wcześniejszych doświadczeń, USB 2.0 Full speed (12 Mb / s) może przetrwać różnicę 1 mm (jest to coś, co jest konieczne dla śladu złącza USB-B, jak pamiętam).

2.0 High Speed ​​i 3.0 mogą / będą inne / bardziej temperamentalne.

CoderTao
źródło