Perhitungan Toleransi Panjang Jejak - Desain PCB Kecepatan Tinggi

9

Saya harus menghubungkan konverter format video dengan IC ADC, yang mengkonversi data analog RGB ke digital. Koneksi antara ADC dan Konverter ini adalah bus data 20 bit yang beroperasi sekitar 170MHz. Karena saya memiliki batasan area PCB, saya tidak dapat dengan sempurna menyamai panjang jejak data bus ini. Saya mendengar bahwa ada toleransi panjang jejak yang cocok tergantung pada frekuensi sehingga tidak akan merusak perolehan sinyal oleh tujuan.

Pertanyaan saya adalah bagaimana cara menghitung toleransi panjang jejak dalam desain PCB Berkecepatan Tinggi? (dalam perutean pasangan diferensial dan perutean bus data kecepatan tinggi)

pcb pcb-design high-frequency high-speed Thilina S. Ambagahawaththa
sumber
1
Biasanya ada pedoman tata letak yang diterbitkan oleh berbagai vendor chip. Jika tidak, mungkin ada pengaturan dan waktu tunggu yang terdaftar. Anda menyebutkan pasangan diferensial. Apakah diferensial bus data 20-bit?
mkeith
Tidak, ini bukan bus data diferensial. Lembar data hanya menyebutkan tentang kecepatan bus, untuk melacak lebih pendek dan panjang yang harus dicocokkan.
Thilina S. Ambagahawaththa

Jawaban:

20

Pencocokan panjang adalah tentang waktu jadi jika Anda ingin tahu seberapa ketat Anda harus mencocokkan Anda harus memahami anggaran waktu untuk antarmuka Anda. Sinyal akan meninggalkan sumber Anda, dan tiba di tujuan Anda dengan beberapa hubungan waktu. Penerima Anda membutuhkan hubungan waktu tertentu antara jam dan data agar dijamin berfungsi dengan benar. Ini biasanya didefinisikan sebagai pengaturan dan tahan waktu, atau berapa lama sebelum jam tepi data Anda perlu valid, dan berapa lama setelah itu harus tetap valid.

Ada beberapa hal dalam suatu sistem yang memakan anggaran ini, salah satunya adalah perutean Anda. Terkadang pabrikan akan memberi tahu Anda informasi ini, di lain waktu Anda harus mendapatkannya dari data waktu input dan output pemancar dan penerima Anda. Tentu saja mudah untuk mengatakan baik saya harus cocok persis, karena Anda tidak perlu memikirkannya :)

Tapi mari kita pikirkan sebentar. Anda memiliki sinyal 170Mhz? Itu adalah periode 5,882ns. Apa yang akan terjadi jika Anda merutekan semua data Anda dalam satu inci dari jam. Apa yang akan menjadi perbedaan waktu kasus terburuk. Waktu propagasi untuk jejak lapisan atas, microstrip sekitar 150ps / in. Jadi perbedaan 1 inci akan memiringkan sinyal data dari jam +/- 150ps. Itu benar-benar tidak buruk sama sekali mengingat periode clock 5.882ns Anda. Sebenarnya 170Mhz benar-benar tidak secepat itu.

Jika Anda memahami kemiringan keluaran dari pemancar Anda, dan pengaturan serta waktu tunggu untuk receiver Anda, Anda dapat menemukan nomor untuk keterlambatan perutean yang dapat diterima. Tentu saja ada faktor-faktor lain, clock jitter, ISI, dll, tetapi ini seharusnya memberi Anda ide bagus tentang apa yang dapat Anda lakukan.

Guy Perangkat Keras
sumber
Sangat ringkas, saya suka jawabannya. Saya ingin tahu, bagaimanapun (tolonglah dengan saya), adalah kapasitansi di telepon akan semakin memperburuk kinerja sebagai jarak ditambahkan, atau ini masalah sendiri lebih atau kurang terkait.
mcmiln
2
Kapasitansi sudah diperhitungkan dalam penundaan propagasi. Bukan untuk mendapatkan terlalu dalam tetapi penundaan propagasi per satuan panjang (katakanlah 1 inci) adalah sqrt (Lo * Co), di mana Lo adalah induktansi per satuan panjang dan Co adalah kapasitansi per satuan panjang (sekali lagi pikirkan kapasitansi dan induktansi per inci misalnya Ketika Anda menambahkan lebih banyak jejak Anda tidak hanya menambahkan kapasitansi. Sekarang ada efek lain yang dapat mempengaruhi waktu naik Anda seperti kapasitansi input penerima Anda, konektor atau vias. Kemudian ada kerugian karena alasan lain dengan kecepatan tinggi tetapi mungkin bukan sesuatu yang Anda butuhkan
Some Hardware Guy
khawatir pada 170MHz.
Some Hardware Guy
Terima kasih banyak. Banyak untuk bermain-main dengan di sana.
mcmiln
6

Dengan tidak adanya spesifikasi untuk standar bus atau waktu penerima, Anda dapat menerapkan aturan praktis seperti menjaga kemiringan kurang dari 5% dari periode jam. Sinyal pada FR4 PCB bergerak sekitar setengah kecepatan cahaya, jadi Anda ingin membuat jejak terpanjang Anda tidak lebih dari 44 mm lebih lama dari jejak terpendek. Tidak terlalu rumit. Lebih disukai, panjang jejak jam harus berada di antara keduanya.

Kebetulan, integritas sinyal analog mungkin merupakan masalah yang lebih besar daripada digital dalam desain ini. Anda harus berhati-hati untuk tidak memasangkan derau dari saluran digital ke sinyal input analog. Baca kiat-kiat Henry Ott (khususnya # 4, 8, 9, 10, 17) dan lebih baik beli bukunya.

pericynthion
sumber