Devre kartı izlerini döşerken, hangi empedansları dikkate almalıyım?

Mikrodenetleyiciler ve benzeri (genellikle 20 MHz'den az) için düşük hızlı devre tasarımı yapıyorum ve şimdi daha yüksek hızlı devrelerde başlıyorum. Bilmek istediğim şey:

• Yüksek hızlı devrelerde izler için hangi hususlar dikkate alınmalıdır?

• İki yüksek hızlı cihaz arasındaki her hattı empedansla eşleştirmem gerekiyor mu?

• Tüm izlerin aynı uzunlukta olması gerekiyor mu?

• Bu kurallar için iyi bir referans var mı?

• Bu açık kaynaklı devre tasarım araçları ( gEDA ve şirket) kullanılarak yapılabilir mi?

(Başlangıçta, 100 MHz aralığındaki kartlarla biraz deneyimim olduğunu söylemeliyim, ancak bir uzmandan çok uzakım.)

Standart referans Johnson ve Graham'ın Yüksek Hızlı Dijital Tasarım'ıdır. Johnson ayrıca 2003 yılında daha gelişmiş bir devamı olan Yüksek Hızlı Sinyal Yayılımı yazdı.

GEDA ve şirket ile herhangi bir tahta düzenleyebilirsiniz, ancak eğer alabilirseniz daha iyi bir araç arayacağım ölçüde keyfi olarak zor olabilir. Birçok izin uzunluklarını elle eşleştirmek hızlı bir şekilde sıkıcı olur.

İzlerle gerçekte ne yapmanız gerektiğine gelince, işte dikkat etmem gereken şeyler:

1. İzleriniz dijital sinyalin yükselen kenarının 1 / 6'sından daha uzun olduğunda izlerin uzunluğu önemli olmaya başlar. Tipik bir PCB'de 1 ns'lik bir yükselme süresi için yükselen kenar yaklaşık 6 inçtir, böylece izlerinizin 1 inçten daha kısa olmasını istersiniz.

2. Yansıyan sinyalleri önlemek için izlerinizin sonlandırılmasını karakteristik empedanslarıyla eşleştirmek istersiniz. Pratikte bu, izin hedefine ulaşmadan hemen önce bir direncin toprağa yerleştirilmesi veya izin başlangıcında seri olarak bir direnç yerleştirilmesi anlamına gelir. Crecraft ve Gergely tarafından Analog Electronics'in 12. bölümünde şemaları uzun süreler boyunca bakmaya değer buldum: http://books.google.com/books?id=lS7qN6iHyBYC&lpg=PP1&ots=cg6ZMM2GI1&dq=analog%20electronics%20crecraft&pg = PA296 # v = snippet & q = yayılım% 20 /% 20a% 20 darbe & f = yanlış Üreticinin veri sayfalarında bazen önerilen sonlandırma şemaları bulunur.

3. Sinyal hızınız arttıkça, karşılıklı endüktans ve hızla değişen akımlar (V = L * di / dt) nedeniyle komşu izlerde indüklenen voltajlar hakkında endişelenmeye başlamanız gerekir. İnsanlar buna "karışma" diyor. Bu, izleri birbirinden uzağa yerleştirmeniz, tüm izlerinizin altında bir zemin düzlemi kullanmanız ve / veya izole etmeye çalıştığınız izler arasında zemin izleri ("koruma izleri") koymanız gerektiği anlamına gelir.

Aslında pratikte endişelendiğim şey bu.

Yüksek hızlı dijital sinyaller için, iz empedansını sinyalin çıkış sürücüsünün çıkış empedansıyla eşleştirmek istersiniz. Birçok sinyal iletim hattı da sonlandırma gerektirir. Bu, yansımaları ve semboller arası etkileşimi azaltır. İzin empedansı öncelikle genişliği ve PCB yığını ile belirlenir, ancak sinyal dönüş yolu da rol oynar. Katmanların değiştirilmesi veya bir sinyalin bölünmüş bir zemin düzlemi boyunca yönlendirilmesi empedans süreksizliklerine neden olur ve bağlantının çalışabileceği maksimum hızı düşürür.

İz uzunluğu eşleştirme gereksinimleri, sinyaller tarafından kullanılan veri yolu protokolünün zamanlama gereksinimleri tarafından yönlendirilecektir. Eb, bir DDR bellek arabirimi, DQ (veri) sinyallerinin DQS (flaş) sinyalinin bu kadar çok piko-saniyesi içinde gelmesini gerektirir. Uyuşmazlığın kaba bir tahmini, iz uzunluğu uyuşmazlığından ve iletim hattının yayılma gecikmesinden hesaplanabilir. Sinyal bütünlüğü mühendisleri, yönlendirme topolojisinin simülasyonlarını ve G / Ç sürücülerinin modellerini çalıştırarak zamanlama eğriliğinin daha hassas analizlerini oluşturur.

Bu konuda harika bir referans Dr. Howard Johnson'ın "Yüksek Hızlı Dijital Tasarım: Kara Büyü El Kitabı" adlı kitabı (http://www.amazon.com/High-Speed-Digital-Design-Handbook/dp/0133957241)

Jason

Bu gerçekten "yüksek hız" ile ne demek istediğinize bağlı.

Fesih gerekip gerekmediğini belirlemede en önemli faktör, yükselen kenarın yayılması için geçen süredir. Yükselme süreniz 100 ps ise, 100 MHz veya 10 MHz olmanızın önemi yoktur, yansımalar yine de size zarar verir. Ancak yansımalar yalnızca "iletim hattı" uzunluklarına ulaştığınızda bir sorundur. Sanırım bu bir şey ... her 300 ps yükselme süresi için sonlandırmadan bir inç kadar gidebilirsiniz. Yani .9 ns'lik bir yükselme süresi için yaklaşık üç inç gidebilirsiniz.

İzlerin empedansı kadar, google "mikroşerit" gerekir. İzin altında sağlam bir zemin düzlemine ihtiyacınız olacak. Daha sonra, izin düzlemden uzaklığı (tahta yığınının belirlediği) ve izin genişliği, iz empedansını büyük ölçüde belirlemelidir. Birçok PCB tasarım aracı sizin için iz empedansını otomatik olarak hesaplayacaktır.

Devreniz gerektirmedikçe izleri aynı uzunlukta yapmanıza gerek yoktur. Örneğin, DDR bellekleri belirli bir miktarda gerektirir ve diferansiyel izler gerektirir.

Simülasyon standardı HyperLynx'tir (Mentor tarafından). LineSim ön düzenini yapar; BoardSim bunu yerleşim sonrası yapar.