¿Se pueden enrutar las trazas USB diferenciales en relación con los planos de energía (no de tierra)?

La respuesta corta es que estarás bien, enróllalo por encima de VCC y asegúrate de tener algunas tapas de desacoplamiento de VCC a GND cerca de tu chip. Además, su ruta es bastante corta a 600mil, he visto a algunas personas hacer cosas terribles en las rutas USB que aún terminan funcionando :)

Creo que la mejor manera de entender esto es considerar dónde fluirá su retorno de corriente. La corriente va a seguir el camino de menor impedancia. En el caso de un microstrip, cuando considera la corriente de alta frecuencia de sus bordes USB, esta corriente volverá al plano de referencia directamente debajo de la traza. No importa si esa traza es GND o VCC, es la ruta de menor impedancia, de modo que es donde debe fluir la corriente.

Ahora algunas cosas interesantes, la corriente siempre fluye en un bucle. Cuando esa corriente de retorno, felizmente fluyendo a lo largo de su avión VCC vuelve a su chip, debe encontrar una forma de GND para completar el circuito. Lo hará de nuevo por el camino de menor impedancia que, con suerte, en su caso serán los condensadores de desacoplamiento VCC que colocó cerca.

Eso es para la porción de CA una vez que su señal se ha movido a la porción de CC en la que su bucle actual volverá a seguir el camino de menor resistencia.

También muchas personas se referirán al USB como diferencial y luego citarán el hecho de que la mayoría de la corriente volverá en el par. Pero en USB 1.0, por lo general, solo son dos controladores de un solo extremo que hacen referencia a GND, por lo que la corriente debería viajar como lo describí anteriormente.

Finalmente, incluso cuando tienes un par diferencial, es casi seguro que todavía habrá corriente de retorno en modo común, a menos que puedas garantizar de alguna manera que desde la fuente hasta el destino, a través de conectores y enrutamiento, que las líneas D + y D sean las mismas de longitud y nunca golpee ninguna discontinuidad de un solo extremo, etc.

Espero que ayude. Hay algunos buenos libros sobre integridad de la señal si quieres aprender más sobre este tipo de cosas, como el manual de magia negra de Johnson y los libros de Eric Bogatin.

  

Me gustaría enrutar mi señal USB 2.0 (12MHz) en la capa inferior de una PCB de 4 capas. Sin embargo, las microstrips de borde acoplado se referenciarán entonces al plano de potencia, no al plano de tierra.

Solución simple: vuelva a dibujar su esquema.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Ahora puedes sentirte mejor al hacer una microstrip en relación con esa otra capa, que ahora es el plano de tierra.

Por supuesto, esto hace absolutamente ninguna diferencia en la operación de su circuito, y a su microstrip tampoco le importa. Ground es un plano de poder. Es solo el que tiene un símbolo divertido adjunto en el esquema.

Simplemente considere el plano de poder 'tierra' cuando lo enrute. El voltaje de CC del plano de referencia para una impedancia controlada realmente no importa, siempre que sea un plano continuo. Ya que es una traza diferencial, no debería tener ningún problema importante con la interferencia, ya que las trazas diferenciales están diseñadas para cancelar tanto la interferencia recibida como la emitida (el potencial promedio en el par debe ser aproximadamente constante y la corriente promedio debe ser aproximadamente cero).