Inductancia de trazado de tarjeta SD y capacitancia

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La mayoría (si no todas) hojas de datos de la tarjeta SD contienen los siguientes requisitos, que recopilo que están copiados de la norma:

  • inductancia de traza máxima de 16nH para f < 20 MHz
  • capacitancia de línea máxima de 40 pF

Dos preguntas:

  1. ¿Por qué el estándar SD y / o la hoja de datos necesitan "microgestionar" la cantidad de capacitancia e inductancia del rastro? ¿Podemos cumplir los requisitos de tiempo y estar bien? Entiendo la relación entre demasiada L-C en la línea y la integridad de la señal, y que van de la mano, pero estoy confundido de por qué la norma requiere valores específicos de L-C.

  2. ¿Existe una explicación para la condición "f < 20MHz" en el requisito de inductancia? Parece vago lo que se requiere a frecuencias más altas (nuestro sistema está sincronizando la tarjeta SD a 50 MHz). Además, ¿por qué sería esto una especificación 'menor que' y no una especificación 'mayor que'?

Varios antecedentes: construimos nuestra PCB con un Altera Cyclone V SoC que maneja una tarjeta MicroSD. No fue hasta después del primer proto que nos dimos cuenta de los requisitos de L-C de la interfaz de la tarjeta SD. Actualmente, no cumplimos con los requisitos de L-C dada la longitud de nuestras trazas (2.12in para la traza del reloj). La inductancia es de 7.8 nH / in, más tres vías en ~ 1.2 nH. Un pop nos lleva a un sólido de 20 nH, sin incluir la inductancia del BGA de SoC a 8.3 nH. Intentaremos acortar los rastros en Proto 2, pero nos gustaría comprender los requisitos de la norma SD (a la que no tenemos acceso directamente) antes de realizar un esfuerzo considerable para cumplir con las especificaciones.

    
pregunta Dweeberkitty

1 respuesta

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La inductancia del trazado es en serie y la capacitancia es paralela y, para una línea sin terminación, se producirá un filtro de paso bajo de segundo orden que ralentizará los bordes de los datos. Me voy a tomar una libertad con los cálculos matemáticos aquí y asumiré que la inductancia y la capacitancia son solo dos bultos; estos producirán un corte (o frecuencia de resonancia natural) de: -

f = \ $ \ dfrac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} \ $ = 199 MHz (usando 16nH y 40 pF)

Esto suena convenientemente a más de 20 MHz por un factor de diez, por lo que es probablemente uno de esos números de "comités" que permiten la posibilidad de un poco más de deterioro en el borde de tiempo de caída o caída debido a las huellas de PCB y al suelo plano.

Una rápida simulación muestra que el borde aumenta y disminuye en aproximadamente 3.7 ns desde el punto del 90% hasta el punto del 10%: -

He asumido que la resistencia en serie del controlador es de 50 ohmios (en serie con la inductancia de 16nH). Podría ser que su controlador (50 MHz) tenga mejores características y pueda entregar un poco de sobrepasamiento controlado en la carga y, por lo tanto, obtener tiempos de subida / caída significativamente más rápidos.

Otra comprobación rápida me muestra que si la resistencia de salida del controlador es de 33 ohms, los tiempos de subida y bajada son aproximadamente 2ns. Si la impedancia de salida del controlador se reduce a 10 ohmios, el tiempo de subida y el tiempo de caída se reducen a aproximadamente 1 ns, pero hay un exceso importante (alrededor del 40%) y esto es probablemente inaceptable.

Creo que el límite de 16 nH y 40 pF son valores del comité para gestionar los tiempos de subida / caída y sobrepasar. Probablemente trabajen junto con otros requisitos (¿tal vez la impedancia de salida del controlador?).

    
respondido por el Andy aka

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