Impedancia de pinheader estándar de 2.54 / 1.27 mm

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Estaba pensando en usar uno de los conectores más omnipresentes del mundo: cabezal de pin de 2,54 mm. El inconveniente aquí es que necesito empujar una frecuencia relativamente alta sobre la UART de 4 MHz, la frecuencia de borde es mucho más alta, por supuesto.

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4Mbit UART es solo la punta del iceberg, si decido que un encabezado estándar está bien para RF, hay SPI, SDIO, RGMII, conexión de antena de enlace de 900MHz RF. En algún momento, ciertamente deja de estar bien. >

Update2

Con respecto a la integridad de la señal y la interferencia electromagnética (EMI), la frecuencia fundamental no tiene sentido, consulte este artículo de EDN sobre la distribución de la energía de RF en una señal de 1MHz con un tiempo de subida de 0.1 ns. Un ejemplo extremo, pero el tiempo de subida es bastante normal. enlace

Lo que es un margen seguro para la longitud de la traza frente al tiempo de subida depende de a quién pregunte, obtendrá una reflexión completa si el retraso de ida y vuelta es igual o superior al tiempo de subida. Algunas personas sugieren que 1/3 es un margen decente, mientras que otros llegan hasta el 1/10.

En un FR4 estándar, el tiempo de propagación de 1ns equivale a aproximadamente 160 mm, por lo que la traza de 80 mm sería "longitud crítica". Con 1/3 regla, ~ 25 mm estaría bien.

Aquí hay un análisis de la regla 1/3, que puede no ser lo suficientemente bueno para una impedancia de 15R: enlace

Ustedpensaríaqueunconectortanpopulartendríaunareferenciarápidasobrelaimpedanciadeéste.Sinembargo,estenopareceserelcaso.Elcableplanode1,27mmtieneunaimpedanciade~100RenlaconfiguraciónGSG,peronoeslomismoqueelconectorde2filasde2.54x2.54.

Yousaríaelconectordeestamanera:

GSGSGSGSGS

Porlotanto,cadaseñalestárodeadaporclavijasdetierraentresdirecciones,loquelaconvierteenunaguíadeondacoplanar.AhoralascalculadorasdeCPWestándisponibles,peronoestoydeltodosegurodequepuedanmanejarelcasodondeelanchoyelgrosordelatrazasoniguales.Dehecho,lamayoríadelascalculadorasdescartanelgrosordelrastrodelasmanos.

AhorautilicéestacalculadoradeCPW enlace y conecté estos valores:

  • ancho = 0.6mm
  • s = 1.94mm
  • longitud = 10 mm
  • Grosor = 0.6mm
  • rugosidad de la superficie = 1µm
  • grosor del sustrato = 1.94mm
  • Constante dieléctrica = 3.4

El ancho de 0.6 mm proviene del tamaño típico de los postes de cabecera, varía un poco de un fabricante a otro, 0.64 mm es otra opción popular. 3.4 es una constante dieléctrica de poliamida.

Se escupe 119.5 R como resultado. Justo lo suficiente, pero ¿es eso realista? Tiene alguna idea sobre esto? Eliminar el plano de tierra REDUCE la impedancia a 72R, lo que implicaría que el cálculo no puede manejar trazas gruesas + planos de tierra. De hecho, parece ignorar completamente el grosor de la traza si hay un "plano de tierra".

    
pregunta Barleyman

2 respuestas

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Estás pensando demasiado en este problema. Para 4 MHz no debe tener ninguna preocupación. Por ejemplo, todas las placas principales de PC usan cabeceras de 2x5 para las conexiones USB 2.0 integradas al panel frontal USB, y operan a 240 MHz bastante felizmente, en miles de millones de PC. Aunque los encabezados de 0.100 "nunca fueron diseñados para interconexión de RF y, por lo tanto, rara vez se caracterizan eléctricamente.

El grosor del rastreo tiene un efecto minúsculo sobre la impedancia del rastreo, que se puede determinar fácilmente usando cualquier calculadora de microstrip de Java en línea. La mayoría de las calculadoras asumen un espesor de cobre estándar de 1,5 oz, que siempre se encuentra dentro de los márgenes de error.

    
respondido por el Ale..chenski
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Para resolver esto, necesita un software más serio que su analizador de traza de PCB estándar. Encontré una herramienta gratuita para hacer esto, el simulador electromagnético MMTL, utiliza el método de los momentos. MMTL significa "Multilayer Multiconductor Transmission Line". Está disponible en sourceforge TNT 1.2 .

También hay muchos paquetes comerciales para hacer esto, desde herramientas 2D más sofisticadas como el analizador de trazas (utiliza las fórmulas de Green) hasta analizadores de campo 3D completos como Sonnet y EM3DS.

licencia gratuita Trace Analyzer permite un máximo de 2 trazas. Puede hacer trazados terrestres por lo que permite este tipo de patrón de encabezado GSGS. (en versión pagada)

Sonnet tiene versión Lite que en realidad es relativamente útil, permite 2 capas metálicas y 3 capas dieléctricas. Está limitado a 32 MB de RAM después del registro, pero hay sugerencias sobre cómo optimizar el uso de la memoria. Sonnet es en realidad 2.5D, lo que no tiene en cuenta el grosor de la capa metálica. Vias están modeladas sin embargo.

EM3DS La licencia gratuita no permite el uso profesional, está restringida a 2 capas metálicas, 3 capas dieléctricas. Este tiene un modo 2.5D con capas de metal de altura cero y un modo 3D completo donde las capas de metal pueden tener un grosor arbitrario.

En pocas palabras, un solo pin de 0.64 mm con cinco pines GND escupe 69R. Eso no es realmente tan malo. Tres pines funcionan en 70R, lo que me hace preguntarme qué tan preciso es el análisis.

    
respondido por el Barleyman

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