Uso de un plano de potencia como referencia de la señal

Question

Voy a enrutar el par diferencial de Ethernet en una PCB de cuatro capas que contiene los planos Top, PWR, el plano GND y el apilado Bottom. Estos pares diferenciales se van a enrutar en la capa superior.

Para mantener la impedancia, me gustaría utilizar un plano de potencia como referencia debajo de las señales, en lugar del plano GND, ya que proporciona mejores dimensiones para el enrutamiento (ancho y espaciado) en la calculadora del kit de herramientas de PCB. Pero me temo que, incluso un plano de potencia continuo no proporcionará una referencia adecuada para esos pares diferenciales Eth.

Esto se debe a que, los voltajes de alimentación de la Ethernet Phy no es el mismo que el de la placa que estoy diseñando, son dos PCBs diferentes. Pero comparten la red GND

Así que mi pregunta es: ¿hay alguna posibilidad de que un plano de potencia de 3v3/1v8/5v pueda proporcionar una referencia válida para esas señales Ethernet MDI?

Answer 1

Si tienes un desacoplamiento suficiente entre el plano de potencia y el plano de GND, el plano de potencia puede ser ciertamente una referencia para pistas de impedancia controlada.

El desacoplamiento está muy cerca de un cortocircuito a altas frecuencias, por lo que su señal no sabrá la diferencia entre el GND y el plano de potencia.

Answer 2

Con el desacoplamiento capacitivo entre los planos de potencia y GND serán una buena referencia como GND. En principio sería "mejor" que el plano de potencia que elijas sea el que alimenta el Ethernet Phy, pero con abundante desacoplamiento y un potencial prácticamente 0 a alta frecuencia, no hay mucha diferencia. En cuanto a la descripción de los planos de la PCB vas a utilizar un microstrip no un stripline. Deberías utilizar un mínimo de ecuaciones de diseño o una calculadora de líneas de transmisión para ajustar aproximadamente la impedancia característica.

En el caso de los microstrips, puede consultar, por ejemplo https://www.microwaves101.com/calculators/1201-microstrip-calculator o https://chemandy.com/calculators/microstrip-transmission-line-calculator-hartley27.htm ; También realicé una investigación hace unos años relacionada con las distintas formulaciones de las ecuaciones de microstrips y su variabilidad: "La variabilidad de las fórmulas de microstrips como fuente de incertidumbre en las configuraciones de microondas" doi: 10.1016/j.measurement.2015.05.014

Para información: Para las líneas de tensión, puede consultar, por ejemplo, en https://www.allaboutcircuits.com/tools/symmetric-stripline-impedance-calculator/ o https://www.microwaves101.com/calculators/1202-stripline-calculator

Este sitio https://www.eeweb.com/tools/edge-coupled-stripline-impedance/ tiene una amplia lista de calculadoras para muchas configuraciones, ¡sinceramente todas las que se te ocurran!

Answer 3

Echa un vistazo al diseño de la placa de circuito impreso de esta placa de evaluación de Microchip:

https://www.microchip.com/DevelopmentTools/ProductDetails/PartNO/EVB8720

Inspecciona los archivos Gerber de esa placa.

Observarás que el plano interno de GND está en realidad dividido en dos planos.

Además, inspeccione el grosor de las capas internas y mida la anchura de las pistas Ethernet. La impedancia de esas pistas debe ser de 50 ohmios.

La respuesta a su pregunta es:

Siempre que tengas una restricción de "pista de impedancia controlada", entonces el apilamiento de la PCB debe ser diseñado para cumplir con ese requisito y el resto de la electrónica adaptarse a ese apilamiento de la PCB.