¿Colocación de circuitos rastros, qué impedancias necesito considerar?

Question

Yo bajo del circuito de velocidad de diseño para los microcontroladores y tal (por lo general en menos de 20 MHz), y ahora estoy introducción en algunos más alta circuitos de velocidad. Lo que quiero saber es:

• Qué consideraciones deben ser hechas para trazas de alta velocidad, los circuitos?

• Tengo a la impedancia de coincidencia de cada línea entre dos dispositivos de alta velocidad?

• Hacer todos los rastros deben ser de la misma longitud?

• Hay una buena referencia para que estas reglas?

• Se puede hacer esto utilizando abierto circuito de la fuente de herramientas de diseño (gEDA y de la empresa)?

Answer 1

(Debo decir desde el principio que tengo algo de experiencia con las tablas en el 100 MHz rango, pero estoy lejos de ser un experto).

La canónica de referencia es de Alta Velocidad de Diseño Digital por Johnson y Graham. Johnson también escribió una más avanzada de la secuela, de Alta Velocidad de Propagación de la Señal, en el año 2003.

Usted puede poner cualquier placa con gEDA y de la compañía, pero puede ser arbitrariamente difícil, a medida que me iba a buscar una mejor herramienta si se puede conseguir. La coincidencia de las longitudes de muchas trazas de mano se pone tedioso rápidamente.

En cuanto a lo que usted realmente necesita para hacer con los rastros, aquí están las cosas que mirar hacia fuera para:

1. La longitud de las trazas comienza a importar una vez que sus huellas son más de 1/6 de el flanco de subida de una señal digital. Para un tiempo de subida de 1 ns, típicos de PCB, el flanco de subida se extiende por alrededor de 6 pulgadas, por lo que usted quiere que sus huellas de menos de 1 pulgada de longitud.

2. Desea que coincida con la terminación de sus huellas a su impedancia característica para evitar que las señales reflejadas. En la práctica, esto significa poner una resistencia a tierra justo antes de la traza llega a su destino o poner una resistencia en serie en el inicio de la traza. He encontrado los diagramas en el capítulo 12 de la Electrónica Analógica por Crecraft y Gergely para ser vale la pena mirar fijamente durante largos duraciones: http://books.google.com/books?id=lS7qN6iHyBYC&lpg=PP1&ots=cg6ZMM2GI1&dq=analog%20electronics%20crecraft&pg=PA296#v=snippet&q=propagation%20of%20a%20pulse&f=false del Fabricante en las hojas de datos a veces han recomendado esquemas de terminación.

3. Como la señal de que la velocidad aumenta, usted tiene que empezar a preocuparse acerca de los voltajes inducidos en los seguimientos adyacentes debido a la inductancia mutua y rápidamente cambiante de las corrientes (V = L * di/dt). La gente llama a esta "interferencia." Esto significa que usted necesita para espacios trazas de lejos el uno del otro, el uso de un plano de tierra debajo de sus huellas, y/o restos de tierra ("guardia huellas") entre las huellas que usted está tratando de aislar.

Eso es todo lo que realmente me preocupe en la práctica.

Answer 2

Para la alta velocidad de las señales digitales, usted querrá igualar la impedancia de la traza a la impedancia de salida de la señal de salida del controlador. Muchos señal de líneas de transmisión también exigir la terminación. Esto reduce los reflejos y el inter-símbolo de la interferencia. La traza de la impedancia está determinada principalmente por el ancho y el PCB de la pila, pero la señal de la ruta de retorno también juega un papel. La conmutación de las capas o la conducción de una señal a través de una fracción de terreno plano de crear discontinuidades de impedancia y se degrada la velocidad máxima a la que puede operar.

Seguimiento de la longitud de la coincidencia de los requisitos será impulsado por los requerimientos de temporización del bus protocolo utilizado por las señales. E. b., una memoria DDR de la interfaz, será necesario que el DQ (datos) de las señales llegan en muchos pico-segundos de la DQS (strobe) de la señal. Una estimación aproximada de la falta de coincidencia puede ser calculada a partir de la traza de la longitud de desajuste y el retardo de propagación de la línea de transmisión. La integridad de la señal a los ingenieros crear más un análisis preciso de la sincronización de sesgo por la ejecución de simulaciones de la topología de enrutamiento y los modelos de controladores de e/S.

Una gran referencia sobre el tema es el Dr. Howard Johnson libro "Digital de Alta Velocidad de Diseño: Un Manual de Magia Negra" (http://www.amazon.com/High-Speed-Digital-Design-Handbook/dp/0133957241)

Jason

Answer 3

Todo esto realmente depende de lo que entendemos por "alta velocidad".

El factor más importante en la determinación de si usted necesita la terminación es la cantidad de tiempo que toma para que un flanco de subida para propagarse. Si el tiempo de subida es de 100 ps, entonces no importa si usted es de 100 MHz y 10 MHz, reflexiones todavía le hará daño. Pero las reflexiones son un problema sólo cuando se llega a "línea de transmisión" de longitud. Creo que es algo así como...por cada 300 ps de tiempo de subida se puede ir alrededor de una pulgada sin terminación. Así, por un tiempo de subida de .9 ns, usted puede ir de unos tres centímetros.

Tan lejos como la impedancia de huellas, debe de google "microstrip". Necesitará un sólido plano de tierra debajo de la traza. Entonces, la distancia de la traza del plano (determinado por la junta stackup), y el ancho de la traza, debe determinar en gran parte de la traza de la impedancia. Muchas herramientas de diseño de pcbs calculará automáticamente el seguimiento de la impedancia para usted.

Answer 4

No necesitas hacer las huellas de la misma longitud a menos que tu circuito lo requiere. Por ejemplo memorias DDR lo requieren dentro de una cierta cantidad y rastros diferencial lo requieren.

El estándar para la simulación es HyperLynx (por Mentor). LineSim lo hace la disposición; BoardSim lo hace la disposición.