Pregunta sobre la impedancia de las placas de circuito impreso de alta velocidad

Question

Voy a realizar un diseño digital de alta velocidad que incluya una FPGA y un A/D GSPS interconectado con puertos serie multigigabit/s. Pero he encontrado el problema de adaptación de la impedancia un poco confuso, Mis preguntas son:

1-En un puerto serie (se supone que gbps o LVDS), ¿se iguala la impedancia utilizando resistencias de terminación en serie o ajustando las propias trazas a una anchura/distancia adecuada?

2-He encontrado herramientas que calculan la impedancia de una traza en una PCB. Según sé, la impedancia de una traza debería depender de su longitud. ¿Por qué la impedancia es irrelevante para la longitud de una traza en estas herramientas?

3-¿Podría usted por favor, dar luz sobre qué situación en general debemos utilizar resistencias y en qué situaciones las trazas hacen la impedancia deseada?

Gracias

Answer 1

1. La adaptación de la impedancia de las trazas de la placa de circuito impreso está controlada por las trazas, no por las resistencias de terminación. Dicho esto, todavía necesitas las resistencias de terminación porque 1) los receptores miden la tensión a través de ellas para determinar el nivel lógico de la señal, y 2) las resistencias de terminación igualan la impedancia del conductor y la del receptor. Debes "afinar" las trazas ajustando su anchura (y el apilamiento de capas de la PCB) para mantener la impedancia deseada.

2. La longitud de la traza es prácticamente irrelevante para la impedancia característica. La longitud sólo afecta a la resistencia y al retardo de propagación (es decir, el tiempo que tarda la señal en viajar del punto A al punto B). No es necesario tener en cuenta la longitud cuando se trata de igualar la impedancia, pero las señales de alta velocidad deben tener también una coincidencia de longitud para garantizar que todas las señales lleguen al mismo tiempo. Esto es muy crítico en un circuito de alta velocidad -- Si el circuito intenta usar los datos cuando una señal no ha llegado al destino todavía, entonces puedes perder esos datos.

3. Necesitas tanto las resistencias COMO las trazas de impedancia controlada. Sin embargo, muchos controladores y receptores LVDS tienen las resistencias de terminación incorporadas. Si este es el caso, no necesita resistencias de terminación externas. Comprueba las hojas de datos del driver/receptor para determinar si necesitas o no incluirlas externamente.

Answer 2

1) Elige una impedancia adecuada que el transmisor pueda manejar. La salida de corriente del transmisor debe ser capaz de obtener suficiente tensión a través del receptor para cumplir con la especificación de enlace para los niveles de señal.

Casi siempre se trata de 100 ohmios equilibrados, o de dos líneas complementarias de 50 ohmios. Esto suele ser especificado por el proveedor o los chips SERDES. Es esta impedancia porque a) es "más o menos correcta" para los niveles de tensión y corriente razonables en la interfaz b) coincide con las conexiones estándar de los equipos de prueba c) utiliza dimensiones "razonables" en una placa de circuito impreso.

Conociendo la impedancia, se eligen las dimensiones de la línea (anchura, espaciado, grosor) para la PCB que presentará esa impedancia. Todos los buenos fabricantes de placas de circuito impreso podrán indicarle las dimensiones de su proceso que acabarán dándole la impedancia correcta.

A continuación, mira la especificación SERDES y comprueba si el receptor ya tiene una terminación de línea en él, o si tienes que implementarla externamente, y dejar el final de la línea abierto o conectado a una resistencia según sea necesario.

2) La impedancia de una traza no depende de su longitud.

3) Como se ha explicado en (1), las trazas deben diseñarse para presentar la impedancia adecuada. Dependiendo de si la línea es simple o doble, fuente o destino o doblemente terminada, se deben utilizar resistencias para la terminación, y deben tener un valor que coincida con la traza.

Generalmente, para los SERDES punto a punto, la línea está simplemente conectada entre el transmisor y el receptor, y el fabricante de los chips ha diseñado la salida TX para conducir la línea directamente, y ha puesto una terminación adecuada dentro del receptor.