Cálculos de impedancia de rastreo USB, con resistencias de terminación

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Estoy diseñando un PCB con un microcontrolador Renesas RZ-A1, y quiero comprobar que estoy haciendo mis trazas USB D + y D- correctamente.

Esta nota de aplicación de Fairchild , que es uno de los mejores resultados de Google, dice que D + y D- la impedancia de un solo extremo debe ser de 45 ohmios.

Utilizando la EEWeb Microscrip Impedance Calculator , encuentro que con 1oz / ft ^ 2 de cobre y una altura de sustrato de 0.08 mm, mi ancho de trazado debe ser de 0.17 mm para alcanzar estos 45 ohmios.

La nota de la aplicación Fairchild también dice que la impedancia característica diferencial de las líneas D + y D debe ser de 90 ohmios.

Al utilizar la EEWeb Edge Coupled Microstrip Impedance Calculator , encuentro que el espacio entre mi Las trazas deben ser de 0.098 mm para lograr esto.

¿Se ve bien?

Siguiente parte de la pregunta: entiendo que se necesitan resistencias de terminación de serie en D + y D-. El Renesas RZ-A1 recomienda 22 ohmios. ¿La presencia de estas resistencias cambia algo en términos de los cálculos anteriores? Por ejemplo, debido a que las resistencias ya proporcionan 22 ohmios, ¿debería en realidad apuntar a una impedancia de un solo extremo de 23 ohmios en lugar de 45, o algo así?

    
pregunta beammy

2 respuestas

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pregunta 1: Esto no parece correcto

ElvalorpredeterminadodeEres4,perogeneralmentelaERparaelFR4estándaresdealrededorde4.6.AunqueparaestecálculonecesitarálaErefectivaporquelapartesuperiordelatrazanoestáincrustadaenFR4.

conEr=4.6,conductorcon=0.17mmyalturadieléctricade0.08mm,elErefectivoes3.2215.perola EEWeb Calculadora de impedancia microstrip acoplada por borde no me da los mismos valores que el campo polar si800 Solver o el kit de herramientas para PCB de Saturn .

useel kit de herramientas para PCB Saturn que es gratuito y que puede compensar la forma trapezoidal de las trazas y otros variables del proceso de producción.

pregunta 2: La impedancia de rastreo debe estar lo más cerca posible de la impedancia característica del cable, el conector y la terminación en el extremo del receptor. Cualquier discontinuidad de impedancia causará reflexiones y causará degradación de la señal. Por lo tanto, mantenga la traza diferencial de impedancia ascendente hasta 90ohms. La impedancia de extremo único es importante pero no tan importante porque en el cable las señales se transportan en un par diferencial. Las resistencias de terminación en serie se utilizan por 4 razones principales.

  1. Para reducir EMI, esto es si el producto va a ser aprobado por la CE.
  2. Para absorber los reflejos del extremo cercano, como los causados por el conector.
  3. Para controlar / reducir el nivel de señal en el extremo del receptor porque hay límites máximos de voltaje de la unidad en la prueba de cumplimiento de HS-USB.
  4. Para mejorar crudamente la protección contra ESD (cuando el sistema necesita una mejor protección contra ESD, se debe utilizar un dispositivo de sujeción de baja capacitancia adecuado)

El único efecto no deseado es el aumento de la velocidad de giro, pero la recomendación del fabricante generalmente toma esto en cuenta.

Como ejemplo del uso de resistencias en serie para mejorar el cumplimiento, vea la siguiente imagen. Aunque el diagrama del ojo es perfecto, el paquete de tetinas falló porque superó los límites como lo indican los 3 puntos rojos en la parte inferior derecha del cuadro de límites de la plantilla. esto es porque hay algunos rebasamientos Las resistencias en serie se pueden utilizar en este caso para reducir el exceso.

la prueba pasa después de aumentar el valor del resistor en serie en 10 ohmios.

Directrices:

  • Mantenga las resistencias de terminación en serie lo más cerca posible del Almohadillas del dispositivo de accionamiento para una mejor absorción del extremo cercano. reflexiones
  • Evite ejecutar la ejecución del par diferencial sobre un discontinuidad del plano de tierra.
  • Mantenga el par diferencial alejado de las vías, las almohadillas o el cobre en la misma capa al menos 3 veces el sesgo entre pares o la altura dieléctrica, la que sea la más grande.
  • simular todo
  • si puede reutilizar un diseño que ya está pasando el cumplimiento, simplemente no reinvente la rueda.
respondido por el 555
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Si sigue las especificaciones y las notas de la aplicación de Mfg, obtendrá la mejor integridad de la señal. Dado que el FET dentro de esta clase de chips tiene un RdsOn bajo (10 ohmios) pero una tolerancia más amplia que la deseable, se debe agregar una serie R pero la impedancia de la traza aún debe ser de 45 ohmios + -10%

Tenga en cuenta que la nota de la aplicación utiliza 42 ohmios a temperatura ambiente para la impedancia de salida del conductor incl. 29 Ohm.ext. Esto da su patrón de ojo óptimo para el margen.

Tenga en cuenta también que si aumenta la escala del grosor dieléctrico, puede usar espacios y pistas más grandes. ** Relación 2: 1 para ancho de vía: el espesor de FR4 es correcto. **

Esto se debe a que la impedancia característica se debe a una relación fija si la relación de inductancia / capacitancia o la relación entre el ancho de la trayectoria y el espesor de la placa. Lo mismo ocurre con el diámetro coaxial de la relación señal / tierra. La inductancia distribuida relacionada con la relación de aspecto de la ruta de la señal y la capacitancia es controlada por las brechas del conductor.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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