Cálculo de tolerancia de longitud de trazado - Diseño de PCB de alta velocidad

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Tengo que conectar un convertidor de formato de video con un ADC IC, que convierte los datos analógicos RGB a digitales. La conexión entre este ADC y el convertidor es un bus de datos de 20 bits que funciona a aproximadamente 170MHz. Dado que tengo las restricciones de área de PCB, no puedo coincidir perfectamente con la longitud de rastreo de este bus de datos. Escuché que hay tolerancias de longitud de rastreo coincidentes dependiendo de la frecuencia para que no dañe la adquisición de la señal por el destino.

¿Mi pregunta es cómo calcular las tolerancias de longitud de traza en un diseño de PCB de alta velocidad? (en enrutamiento de par diferencial y enrutamiento de bus de datos de alta velocidad)

    

2 respuestas

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La concordancia de longitud se trata de la temporización, por lo que si desea saber qué tan estrechamente tiene la concordancia de longitud, debe comprender el presupuesto de temporización para su interfaz. Las señales saldrán de su origen y llegarán a su destino con alguna relación de sincronización. Su receptor requiere una cierta relación de tiempo entre el reloj y los datos para garantizar que funcione correctamente. Por lo general, esto se define como la configuración y el tiempo de espera, o el tiempo que debe transcurrir hasta el límite del reloj en que deben ser válidos sus datos, y el tiempo que debe permanecer vigente después de estos.

Hay varias cosas en un sistema que se suman a este presupuesto, una de las cuales será su ruta. A veces, un fabricante le dará esta información, otras veces deberá derivarla de los datos de tiempo de entrada y salida de su transmisor y receptor. Por supuesto, es fácil decir simplemente que debo coincidir exactamente, porque entonces no tienes que pensarlo :)

Pero pensemos en ello por un minuto. ¿Tienes una señal de 170Mhz? Eso es un período de 5.882ns. ¿Qué pasaría si enrutara todos sus datos a una pulgada de reloj? ¿Cuál sería la diferencia de tiempo peor caso? El tiempo de propagación para una traza de la capa superior, un microstrip es de aproximadamente 150ps / in. Por lo tanto, una diferencia de 1 pulgada desviará una señal de datos del reloj +/- 150ps. Eso realmente no está nada mal considerando el período de reloj de 5.882ns. De hecho, 170Mhz no es realmente tan rápido.

Si entendió la desviación de salida de su transmisor y los tiempos de configuración y retención de su receptor, podría encontrar un número para el retardo de enrutamiento aceptable. Por supuesto, hay otros factores, jitter del reloj, ISI, etc., pero esto debería darle una buena idea de lo que puede hacer.

    
respondido por el Some Hardware Guy
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En ausencia de una especificación para el estándar de bus o la sincronización del receptor, puede aplicar una regla de oro como mantener la inclinación a menos del 5% del período de reloj. Las señales en una PCB FR4 viajan a aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz, por lo que desearía que su trazado más largo no sea más largo que 44 mm más largo que el rastro más corto. No es demasiado complicado. Preferiblemente, la longitud de la traza del reloj debe estar en un punto intermedio.

Por cierto, la integridad de la señal analógica puede ser un problema mayor que la digital en este diseño. Deberá tener cuidado de no acoplar el ruido de conmutación de las líneas digitales a las señales de entrada analógica. Lea los consejos de Henry Ott (especialmente los números 4, 8, 9, 10, 17) y, preferiblemente, compre su libro.

    
respondido por el pericynthion

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