Vias múltiples en PCB

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Estamos diseñando PCB con múltiples circuitos integrados (hasta 10 circuitos integrados). Cada IC tiene interfaz MDIO y JTAG. La placa tiene dos capas de señal, una capa de potencia y un plano GND. Tenemos que enrutar las líneas JTAG y MDIO a cada IC, por lo que las pistas se vuelven bastante largas y cuál es el principal motivo de preocupación: hay demasiadas vías entre las capas.

Por ejemplo, mientras estaba encaminando la pista JTAG TCK al último IC, tuve que agregar 8 vías. Por lo que yo entiendo, cada vía agrega cierta inductancia a la línea, por lo que los componentes de alta frecuencia del reloj pueden atenuarse. ¿Deberíamos considerar el número de vías y la longitud de rastreo al enrutar los pines JTAG y MDIO? ¿Y también cómo el número de vías influye en la impedancia de onda?

¿Es una buena práctica enrutar redes de alta velocidad como los pares de diferencias 100BASE-TX usando algunas vías? ¿O debemos agregar capas adicionales para mantener el número de vías de orificio pasantes de menos de dos?

    
pregunta Andy

3 respuestas

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Si le preocupa que la adición mediante la adición de una inductancia a la línea, no olvide que la traza en sí es un inductor y un condensador.

Vía no aumentaría significativamente tu inductancia de rastreo si esta ya es larga.

¿Cómo "largo" es largo? Tengo diseños con JTAG en trazos bastante largos, como 10 cm. E incluso el JTAG a menudo tiene algunos cables adicionales desde el conector.

Puede aumentar el ancho del trazado para reducir la resistencia y eso reducirá el efecto negativo de la inductancia (no reducirá la inductancia, sino la "resistencia" de la línea que está en serie con la inductancia) .

Para la alta velocidad, la vía no será una gran preocupación, incluso a veces es necesario, especialmente si tiene conectores de orificio pasante, debe evitar la instalación de la clavija del conector y debe enrutar desde la parte inferior. de la pcb, como en USB-C.

    
respondido por el Damien
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Varias pequeñas vías harán poca o ninguna diferencia a las señales en las frecuencias en las que estás trabajando.

En los viejos tiempos, donde los taladros eran un centavo cada uno, contabas cuidadosamente los huecos por razones de costo, pero eso es raro en estos días ya que las máquinas son mucho mejores. A menudo, este hecho se recuerda como una regla de diseño.

Considere un poco de coincidencia de impedancia de la fuente (es decir, una resistencia en serie en el extremo conductor) de sus señales rápidas para reducir el efecto de los bordes de la señal reflejada.

Considere emparejar la impedancia de traza con esta impedancia de fuente.

por ejemplo Si el controlador maneja 0V a 10mA con un voltaje de salida de 0.1V, entonces tiene una impedancia de salida de 10 Ohms. Agregue otra serie de 39 ohmios para que sea de 49 ohmios, luego haga la traza 50 ohmios a lo largo de su longitud lo mejor que pueda. Si son 45 o 55 (o tal vez más lejos), habrá poca diferencia.

La capacitancia del trazado junto con esta resistencia en serie también reducirá los tiempos de subida y bajada, esto no siempre es algo malo.

La atenuación de los componentes de 'alta frecuencia' del reloj es realmente deseable en pequeña medida, un borde innecesariamente muy rápido es el peor de los casos de emisiones de CEM.

El uso de de nuevo de perforación y las microvías se pueden usar para reducir los parásitos de las vías, pero en realidad no son necesarias para las frecuencias utilizadas en JTAG o incluso en 100 Base Ethernet. MDIO es muy lento y poco preocupante.

Dejando a un lado el CEM, si el reloj se sobrepasa o suena un poco, siempre que el timbre tenga un ancho de menos de medio reloj y menos del 20% de la amplitud de la señal, entonces debería tener poco o ningún efecto en el rendimiento del circuito. .

El control de impedancia de la fuente tiene el efecto de amortiguar cualquier sonido de timbre causado por desajuste y rastrear (o pin) los parásitos.

Recuerde, rara vez debe preocuparse por EMC para JTAG, ya que no es una "función normal". (Pero esto no significa que deba evitar el control de impedancia de la fuente)

Para su 100 Base Ethernet, sí, debería tener cuidado de limitar el número de vías, aunque menos debido a su capacidad, más debido a la discontinuidad de impedancia inevitable cada vez que utilice un par diferencial.

Como sugerencia; He tenido mucho éxito con la guía de onda co-planar diferencial (DCPW) con Ethernet desde 100MHz hasta 10GHz. Si puede hacerlo desde el pin PHY al conector, no necesita ningún tipo de cambio. Recomendaría grapar / coser el plano a lo largo de la guía.

Es más fácil agregar algunas almohadillas de resistencia de bajo valor 0402 (o más pequeñas) y ajustar 0R cuando descubra que no las necesita, que las que se ajustan posteriormente debajo de los pines. Siempre puede reducir su costo en el próximo giro de la tabla.

    
respondido por el Jason Morgan
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Dirigiría las señales críticas primero, y luego las señales que cambian lentamente o básicamente las estáticas (ejemplo: Reinicio) en último lugar.

Cuando estaba creando un alto número de chips (80+), diseños SMD, que luego se enrutaban en tableros de 16 capas, tuvimos que crear listas para proporcionar a la gente del diseño del tablero las señales que eran críticas, lo que se le debía dar prioridad con una cantidad mínima de vías, donde se debían colocar las piezas para acceder a los conectores, usar los anchos de trazado, donde debían ir las tapas de desacoplamiento, etc.

Cuando se realizaron, revisamos el enrutamiento y los informes de análisis computarizado sobre ellos. Las corridas con muchas vías fueron revisadas, las corridas que fueron realmente largas fueron revisadas, y si nosotros, como ingenieros, no estábamos contentos con el enrutamiento, entonces esas señales se rehicieron.

Cuando creo tablas más pequeñas ahora, principalmente para usar con los circuitos de Arduino, hago lo mismo, y trato de minimizar los cambios de capas y capas tanto como pueda para correr señales más limpias, y ayudar a romper los planos de tierra. Añadiendo vias de GND para conectar top & Las áreas GND inferiores pueden ayudar con eso.

    
respondido por el CrossRoads

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