Panjang pasangan diferensial USB

12

Saya merutekan PCB yang menggunakan koneksi USB. Jejak pasangan diferensial berjarak 10 mil dari satu sama lain, dan panjangnya sekitar 1mm. Apakah ini akan menjadi masalah? Apa perbedaan panjang maksimum yang disarankan dan jarak minimum di antara mereka?

usb high-speed differential mFeinstein
sumber
1
Berapa kecepatan yang Anda butuhkan untuk mendukung?
Dave Tweed
1
Saya telah memposting ini sebelumnya, tetapi tidak dapat menemukannya. Dalam posting blog ini Anda dapat menemukan nano yang dapat diunduh kedua (dalam ruang hampa): blog.jgc.org/2012/10/a-downloadable-nanosecond.html . Satu nanosecond menyiratkan 1GHz.
jippie
USB 2.0 Kecepatan Penuh atau Kecepatan Tinggi?
Turbo J
@TurboJ USB 2.0 Kecepatan Penuh
mFeinstein
Berapa lama jejaknya? Jika sangat singkat maka Anda benar-benar tidak perlu khawatir tentang impedansi atau pencocokan apa pun. Aturan praktis yang baik adalah jika panjang gelombang (periode) bit adalah 12x lebih lama dari jejak Anda maka tidak perlu khawatir tentang apa pun.
Michael Fox

Jawaban:

20

Walaupun panjang dan impedansi keduanya penting, perbedaan panjang 1mm tidak akan memengaruhi kinerja sistem Anda dengan cara apa pun, bahkan untuk usb-2.0 berkecepatan tinggi.

Dari spesifikasi USB:

7.1.3 Kemiringan Kabel Kemiringan
maksimum yang diperkenalkan oleh kabel antara pasangan pensinyalan diferensial (yaitu, D + dan D- (TSKEW)) harus kurang dari 100 ps dan diukur seperti yang dijelaskan dalam Bagian 6.7.

Dengan asumsi kecepatan rambat sempurna (yaitu C, kecepatan cahaya), panjang diferensial ~ 2,99 cm akan menghasilkan kemiringan 100 ps. Dengan demikian, diferensial panjang jejak 1 mm Anda tidak akan menjadi masalah.

Ditambahkan: Pada PCB nyata, sinyal perjalanan Anda lebih lambat dari kecepatan cahaya. Untuk stripline (lapisan dalam) Anda membagi kecepatan cahaya dalam ruang hampa dengan akar kuadrat dari konstanta dielektrik relatif (e_r). Jadi sekitar setengah kecepatan. Ini berarti 100ps lebih seperti 15mm. Untuk lapisan luar, kecepatannya sedikit lebih tinggi (sekitar 10%).

Connor Wolf
sumber
Menambahkan sedikit tentang kecepatan propagasi pada PCB nyata.
Rolf Ostergaard
1
@RolfOstergaard - itu seharusnya jawaban Anda sendiri, bukan suntingan.
Chris Stratton
@ ChrisStratton Yah ... ConnorWolf mengalahkan saya ketika dia memberikan jawaban yang layak yang sudah diterima. Jadi yang terbaik yang bisa saya lakukan adalah membuatnya sedikit lebih berguna bagi kita yang tidak hidup di ruang hampa :-) Semoga tidak apa-apa?
Rolf Ostergaard
1
Tidak, tidak. Anda tidak bisa menggunakan suntingan untuk menyisipkan ide-ide Anda sendiri yang berbeda ke dalam jawaban orang lain yang sudah diterima dan sangat dipilih. Jika Anda ingin menunjukkan masalah dengan jawaban, Anda melakukannya dalam komentar. Atau Anda memposting alternatif Anda sendiri yang dievaluasi secara terpisah dengan pemilihannya sendiri.
Chris Stratton
Sejujurnya, itu tidak terlalu menggangguku, tapi kurasa akulah yang paling diuntungkan. Saya mungkin harus melakukan pencarian untuk kecepatan rambatan PCB nyata dalam jawaban asli saya.
Connor Wolf
5

Bukan jarak, per se, yang penting. Impedansi garis strip atau microstrip yang penting. Gunakan kalkulator apa pun dalam perangkat lunak CAD Anda atau online untuk mendapatkan diferensial 90 ohm. Impedansi tergantung pada jarak jejak dan ketinggiannya di atas bidang tanah. Kalkulator sampel ada di eeweb .

Perbedaan 1 mm baik-baik saja kecuali Anda melakukan SuperSpeed ​​USB 3.0.

Brian Carlton
sumber
Apakah Anda tahu cara melakukannya di Altium?
mFeinstein
1
@ mFeinstein - tentukan pasangan D + / D- sebagai garis diferensial dalam skema, dan dalam editor PCB tetapkan aturan untuk pasangan diferensial. Anda dapat menentukan jarak bebas maksimum, impedansi nominal, dan diferensial panjang maksimum.
Connor Wolf
1
@mFeinstein - Dokumentasi Altium tentang routing pasangan diff: wiki.altium.com/display/ADOH/…
Connor Wolf
3

Faktor terpenting dalam perutean pasangan diff di USB adalah impedansinya. Ini tidak terkait dengan panjangnya tetapi dengan geometri jejak yang saling menghormati satu sama lain dan papan.

Referensi yang bagus untuk USB ini dilakukan oleh Intel:

Panduan Desain USB Berkecepatan Tinggi

Kutipan:

3.4 Pencocokan Panjang Jejak USB Kecepatan Tinggi

Gunakan pedoman pencocokan panjang jejak berikut.

Jejak pasangan sinyal USB berkecepatan tinggi harus sesuai panjang jejaknya. Ketidakcocokan panjang jejak maksimum antara pasangan sinyal USB berkecepatan tinggi (seperti, DM1 dan DP1) harus tidak lebih dari 150 mil.

Gustavo Litovsky
sumber
2

Dari pengalaman sebelumnya, USB 2.0 kecepatan penuh (12Mbps) dapat bertahan dari perbedaan 1mm (ini semacam perlu untuk jejak konektor USB-B, seingat saya).

2.0 Kecepatan Tinggi dan 3.0 mungkin / akan berbeda / lebih tempermental.

CoderTao
sumber