Enrutamiento del bus SPI: ¿Problema de integridad de la señal?

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Estoy enviando una PCB de dos capas con un bus SPI de 10MHz. (Vea la imagen a continuación.) El dispositivo a la izquierda es el maestro de 5V, el dispositivo a la derecha es el esclavo de 3.3V y el IC en el medio es una compuerta AND 74 quad 74XX08 para realizar la conversión de nivel en la línea MISO.

La traza etiquetada SO es el MISO del esclavo que va a los pines 1 y 2 del 74XX08. Esto se convierte a 5 V y se envía en el pin 3 de 74XX08 que va al maestro en la traza con la etiqueta RX1.

La línea MOSI del maestro va directamente al esclavo en la traza con la etiqueta TX1 (capa inferior).

Finalmente, la línea SCK del maestro va directamente al esclavo en la traza con la etiqueta XCK1.

Todas las otras huellas en la vecindad son de velocidad extremadamente baja.

Mi principal preocupación es que las líneas SCK, MOSI y MISO se crucen entre sí cerca de la parte inferior derecha de la imagen. ¿Será esto u otro aspecto del diseño un problema a 10MHz?

Longitud RX1: 15.275mm

Longitud de TX1: 17.834 mm

Longitud XCK1: 23.700mm

Longitud SO: 6.706 mm

    
pregunta HaLailah HaZeh

3 respuestas

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Bueno, la traza XCK1 cruza las otras dos trazas horizontales en la dirección vertical. Eso es definitivamente positivo y algo que usted querría hacer si no puede evitar que las señales se crucen entre sí. La razón es que de esta manera puede minimizar los efectos de diafonía entre estas trazas.

Por el contrario, hay una pequeña parte en la esquina inferior izquierda de la imagen donde RX1 y TX1 se enrutan uno de ellos directamente encima del otro. Quiero decir, para una distancia tan corta esto probablemente no será ningún problema real. Pero para estar seguro, probablemente deberías intentar mover uno de los dos. Quizás la ruta TX1 entre los pines 12 y 13.

    
respondido por el nickagian
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Sus huellas son razonablemente cortas y todas sus señales SPI son activadas activamente (no colector abierto, flotante o pull-up pasivo). Así que, en ese sentido, no anticipo un problema.

    
respondido por el Entrepreneur
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Los campos magnéticos pueden ser un problema.

Considere la carga de 200pF en cualquier línea SPI. Supongamos 5 voltios en 10 nanosegundos. Usando $$ I = C * dV / dT $$, la corriente de carga de línea es 200pF * 0.5v / nanoSec o 100 miliAmps.

Esa corriente debe aumentar en menos de la mitad de la velocidad de borde total, tal vez en una forma de onda triangular, a un máximo de 200 miliAmps en 5 nanoSegundos.

Si tiene un bucle de 15 mm por 2 mm, ubicado a 1,5 mm de la corriente de 200 mA, el voltaje inducido (inducido magnéticamente) es

$$ 2e-7 * Área / Distancia * dI / dT $$

2e-7 * 15mm * 2mm / 1.5mm * [1 metro / 1000 mm] * 40mA / nanosegundo

Vinduce = 2e-7 * 20mm / 1000mm * 0.04amp / 1e-9

Vinduce = 2e-7 * 1e-3 * 20 * 0.04 * 1e + 9 = 1.6 e-1 = 0.16 voltios de ruido

    
respondido por el analogsystemsrf

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