¿Cómo enrutar un par diferencial de resistencia específico? [duplicar]

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He hecho unos cuantos tableros básicos y he decidido probar mi suerte en un tablero de Módulo Compute de Raspberry Pi básico. De la Hoja de datos del módulo de cómputo / Guía de diseño :

  

El puerto USB (pines USB DP y USB DM) debe enrutarse como un rastreo de PCB diferencial de 90 ohmios

Existen otras notas similares para otros dispositivos, pero me interesa más el USB. Comprendo cómo funciona el enrutamiento de un par diferencial de impedancia coincidente, pero nunca he encontrado la necesidad de un valor de resistencia específico para las trazas. Así que mi pregunta es ...

Considerando que hay una distancia relativamente corta entre el pin y el chip del transceptor USB, ¿cómo diseño para una resistencia específica? ¿Es aceptable agregar una resistencia en línea con la traza de PCB para ajustar esto, o debe hacerse en cobre? ¿Se supone que el valor de impedancia se deriva únicamente ajustando el ancho / largo del trazado?

    
pregunta Ron Beyer

2 respuestas

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Si comprara 50 metros de cable coaxial con la etiqueta de 50 ohmios y obtuviera su medidor confiable, nunca mediría nada más que un par de ohmios o un circuito abierto. Eso podría hacerte pensar de qué se trata el 50 ohmio.

Bueno, imagina que en lugar de 50 metros tenías una longitud infinita de cable coaxial y luego medías la resistencia entre el interior y el escudo, ahora medirías 50 ohmios.

No puede transportar el voltaje por un cable sin transportar la corriente inevitablemente y, el cable coaxial de 50 ohmios (o las trazas de PCB diferenciales de 90 ohmios) tienen una impedancia definida por la geometría y las propiedades del material.

Entonces, ¿qué sucede cuando pones 1 voltio de corriente continua en un pedazo de cable coaxial de 50 ohmios? obtienes un flujo de 20 mA y si ese pedazo de cable coaxial no es infinitamente largo, en algún momento el voltaje y la corriente alcanzarán el extremo del cable. Si el extremo del cable termina en 50 ohmios, entonces el voltaje, la corriente y la resistencia están en equilibrio, PERO, si el terminador no es de 50 ohmios (digamos que es un circuito abierto), obtendrá un problema y ese problema es una reflexión .

Lo que se refleja es la potencia neta que el terminador no puede absorber, por lo que un circuito abierto (o un cortocircuito) refleja los 20 mW completos al extremo de envío y, si el extremo de envío es una fuente de voltaje puro , no hay donde disipar esa potencia y el exceso de potencia (aún 20 mW) se refleja nuevamente hacia abajo por el cable hacia el otro extremo. Una y otra vez. Eventualmente, se apaga debido a pérdidas óhmicas en el cable.

Es un problema y es la razón por la que las señales de datos deben enviarse a través de cables / trazas que se terminan correctamente.

  

Teniendo en cuenta que hay una distancia relativamente corta entre el pin y   El chip del transceptor USB, ¿cómo diseño para una resistencia específica?

Bueno, una distancia relativamente corta para usted puede ser un maratón para otra persona, especialmente si las frecuencias de las señales involucradas comienzan a tener una longitud de onda que está en el mismo reino que la "distancia" que menciona. La regla empírica habitual para las transmisiones digitales es que debe asegurarse de que la longitud no sea superior a una décima parte de la longitud de onda de la señal más relevante y, para cosas digitales, esto podría ser (digamos) el séptimo armónico de los datos más rápidos.

Entonces, si su tasa de datos es (digamos) 86 Mbps, entonces esta es una onda cuadrada de 43 MHz y el séptimo armónico es 300 MHz y tiene una longitud de onda de 1 metro.

En realidad, cuando se transmite a lo largo de trazas o cables coaxiales, la velocidad es aproximadamente del 70% de la luz, por lo que la longitud de onda es un poco más corta a 70 cm.

El uso de la regla de la décima parte significa que no debe preocuparse por hacer que las impedancias de sus trazas sean de 90 ohmios diferenciales si la carrera es inferior a 7 cm. Sí, obtendrás reflexiones, pero estas no afectarán significativamente tu tasa de error de bits.

    
respondido por el Andy aka
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Se refiere a la impedancia, no a la resistencia! La impedancia de un inductor y un condensador se mide en ohmios a una determinada frecuencia.

Hay una tonelada de lecturas que puedes hacer sobre cosas como la teoría de líneas de transmisión, o convertirte en ingeniero eléctrico ...

O! Simplemente entienda que la geometría de traza en su PCB es importante para la integridad de la señal. Le están diciendo que necesita hacer que su trazado tenga la geometría correcta para que sea bueno para un par diferencial de 90 Ohmios. Aquí hay una calculadora de par de diferencias:

enlace

Cambié el ancho de la traza y la separación a 7 mil y 7 mil, y obtuve un par de 90 ohmios. Asegúrese de saber qué tan grueso es su dialéctico (hable con su casa fabulosa para una pila) y luego puede calcular su propio dialéctico.

Si quieres más de la teoría, avísame y veré si puedo ayudarte ...

    
respondido por el Brian Dohler

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