50MHz SPI PCB Routing, Vias oder Widerstände verwenden?

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Ich versuche, den SPI zwischen MCU und ADC zu routen. Die Pin-Ordnungen zwischen MCU und ADC stimmen jedoch nicht überein, es gibt Kreuzungen. Es wird eine vierschichtige Platine verwendet (Signal - Masse - Strom - Signal)

Ich neige dazu, keine Durchkontaktierungen zu verwenden (ich bin nicht mit Erdung, EMI usw. vertraut), da der SPI mit 50 MHz läuft. Ich habe den Eindruck, dass eine Durchkontaktierung von einer Signalschicht zur anderen die Erdschleife verschlechtert. Ist der Eindruck richtig?

Daher wird die folgende Verbindung verwendet: Ein Widerstand fungiert als Brücke ... Der Widerstand ist zu Anpassungszwecken seriell verbunden. Ist diese Art der Verbindung gültig? Ich mag es auch nicht, da die Widerstände im 0402-Gehäuse sind, was die Spur sehr dünn macht. Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Und

Eine letzte Frage: Sollte ich mir Sorgen um die Interferenz zwischen verschiedenen Signalspuren machen, wenn die folgende Verbindung verwendet wird (mit Durchkontaktierungen)? Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein


BEARBEITEN

Was meine Frage eigentlich ist:

In diesem Beitrag wird etwas Ähnliches erwähnt: PCB-Routing: EMI und Signalintegrität geben aktuelle Fragen zurück

Es sagt:

"Die zweite Komponente ist ein Hochfrequenz-Rücklaufsignal, das versucht, der Signalspur auf der Masseebene zu folgen. Wenn Sie auf einer 4-Schicht-Platine (Signal, Masse, Leistung, Signal) Schichten von beispielsweise der oberen Schicht zur unteren Schicht wechseln. Das HF-Rücksignal wird, wie ich es verstehe, versuchen, von der Grundebene zur Leistungsebene zu springen, indem es über den nächsten verfügbaren Pfad umgeht (hoffentlich die nächste Entkopplungskappe ... was für HF genauso gut kurz sein könnte). "

Wie wird das Kraftwerk beeinflusst? Und warum ist das??

Es sollte auch mit diesem Beitrag zusammenhängen: Der bestmögliche Stapel mit einer vierschichtigen Leiterplatte?

Der erste Punkt der ersten Antwort:

1.Signalschichten grenzen an Grundebenen an. Hören Sie auf, an Grundebenen zu denken, und denken Sie mehr an Referenzebenen. Ein Signal, das über eine Referenzebene läuft, deren Spannung zufällig bei VCC liegt, kehrt immer noch über diese Referenzebene zurück. Das Argument, dass es besser ist, wenn Ihr Signal über GND und nicht über VCC läuft, ist also grundsätzlich ungültig.

richieqianle
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Antworten:

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Der SPI-Bus mit 50 MHz kann problemlos ein paar Zentimeter durch ein paar Durchkontaktierungen ohne Probleme laufen. Die Wellenlänge von 50 MHz beträgt 6 Meter, aber realistisch gesehen müssen Sie zehnmal schneller denken, da schnelle Kanten verwendet werden. Trotzdem ist das eine Wellenlänge von 60 cm. Als Faustregel gilt, dass die Spuren kleiner als eine halbe Viertelwellenlänge sind (andere Leute verwenden natürlich andere Regeln). Dies bedeutet 7,5 cm oder 3 Zoll.

Versuchen Sie, Takt und Daten gleich lang zu halten. Wenn Sie auf langen Strecken auf Probleme stoßen, müssen Sie möglicherweise bei hohen Frequenzen mit 10 pF in Reihe mit 100 Ohm enden (wahrscheinlicher im Takt als bei Daten).

In meiner Antwort gibt es keine großartige Theorie, nur einen Hauch von Theorie und einige Erfahrungen und die seltsame Faustregel. Fazit: Verwenden Sie eine Grundebene - es ist keine Entschuldigung zu sagen, dass Sie mit Erdung nicht vertraut sind - machen Sie sich vertraut - es wird der Unterschied zwischen etwas sein, das immer funktioniert und etwas, das fast immer nie funktioniert - es ist eine so große Sache.

Andy aka
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Stimme vollkommen zu. Ich habe einen kleinen Fehler in der Masseebene bei 10 MHz und 1,8 V gemacht - ich habe versehentlich eine Schleife erstellt - und wurde durch das unangenehmste Kopplungsverhalten eines nahe gelegenen USB-Kabels belohnt. Musste die Platine ablegen und wiederholen. Es ist in der Tat eine so große Sache.
Carveone
@carveone Könnten Sie bitte erklären, wie Ihre Schleife erstellt wurde? Durch eine Antwort mit ein paar Bildern? Es wäre hilfreich zu wissen. Danke
richieqianle
@ Andy Danke für deine Antwort. Ich weiß etwas über Erdung ... nicht viel. Der perfekte Fall wäre keine Durchkontaktierung und der gesamte Strom / Rückstrom wird in den ersten beiden Schichten (Signal, Masse) gehalten. Wenn ein Via verwendet wird, wird Ihrer Meinung nach die dritte Ebene, die Leistungsebene, beeinflusst?
Richieqianle
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@richieqianle Ich habe auf Ihren ursprünglichen Beitrag geantwortet und jetzt stellen Sie möglicherweise eine andere Frage. Ich sehe, Sie haben einen Teil des Textes aus der älteren Frage in Ihre Frage aufgenommen - war die Antwort in dieser Frage für Sie irgendwie unbefriedigend? Wenn es so wäre, müssten Sie es sagen, weil ich nicht durch diese Fragen und Antworten waten werde, ohne zu wissen, was es war, das nicht klar war. Selbst dann ist das Ändern einer Frage auf halbem Weg nicht wirklich höflich gegenüber Leuten wie mir, die ihre Zeit aufgeben, um zu helfen, also überlegen Sie sich vielleicht eine brandneue Frage.
Andy aka
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Masse und Leistung sind an vielen Stellen mit Entkopplungskondensatoren verbunden, so dass immer eine bestimmte Menge an Rückstrom durch die Leistungsebene fließt. Dies wirkt sich nur dann auf die Leistungsebene aus, wenn diese Rückströme hoch genug sind und die Leistungsebene UND die Erdungsebene mit mehreren Spuren und mehreren Durchkontaktierungen stark gestört sind. Bei diesem Job glaube ich nicht, dass das passieren wird, aber ich habe Ihre PCB-Grafik nicht gesehen.
Andy aka
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Aus dem Kommentar "Könnten Sie bitte erklären, wie Ihre Schleife erstellt wurde? Durch eine Antwort mit einigen Bildern? Es wäre hilfreich zu wissen."

Ähm. Es ist eigentlich peinlich ohne Kopf. Ich habe keine Platine - ich glaube, ich bin darauf gesprungen und habe die ursprüngliche Designdatei nie in die Quellcodeverwaltung eingecheckt. Ich habe nur eine teilweise Sicherung:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Diese Datei ist teilweise geroutet - z. B. war die Keepout-Box am Ende viel kleiner und die Masseverbindung oben rechts IC4 war keine winzige Leitung usw. usw. - aber sie zeigt, was ich getan habe.

IC4 ist ein TXS0108-Pegelumsetzer für die 1,8-V-Leitungen, die von unten kommen. Die Stromleitungen sind mit den Kappen links davon entkoppelt. Als ich die GND-Flut machte, war das Gelände verbunden und ich sagte "sicher, das ist in Ordnung". Nein, war es nicht. Die blauen Linien veranschaulichen den Weg von den Kappen nach links um die gesamte Oberkante des Boards (nicht wirklich gezeigt - es ist weitere 50% hoch), nach rechts unten und zurück zum GND-Pin auf der Ebene Schalthebel.

Schrecklich. Das verdammte Ding hat wahrscheinlich Radio aufgenommen! Das USB-Kabel auf der Hauptplatine war nicht gut abgeschirmt (hatte jedoch vergoldete Anschlüsse!) Und seine Datenübergänge, die an diese Schleife gekoppelt waren, erzeugten 0,5-V-Spitzen bei den 1,8-V-Logikübergängen. Was für ein Chaos...

Carveone
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Ich weiß es wirklich zu schätzen, dass Sie teilen. Ich lerne mehr aus Fehlern als aus erfolgreichen Erfahrungen. Also hat sich um den IC eine Erdschleife gebildet? Warum haben Sie einen IC gekauft, anstatt mehrere MOSFETs zu verwenden? Nur neugierig .....
richieqianle
Und ... Sind Sie sicher, dass eine Erdschleife erstellt wurde? Es scheint, dass der IC die Schleife blockiert hat.
Richieqianle
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Ich habe den TXS0108 verwendet, weil zwei davon von einem anderen Projekt übrig waren. Und es sind 8 Zeilen. Und der Chip ist billig (ish). Ich bin mir nicht sicher, was du mit "Blockiere die Schleife" meinst. Eine Neugestaltung, bei der die Kappen rechts waren und die IC-Pwr / Gnd-Verbindungen so kurz wie möglich waren, ließ die Probleme verschwinden. Pin 11 ist gnd und es gibt zwei Vccs (2 und 19).
Carveone
Wie haben Sie es gelöst? Möchten Sie den überarbeiteten Teil des Layoutdesigns oben teilen?
Unbekannt123
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Der im ersten Diagramm gezeigte Vorschlag ist keine sehr gute Idee für das Routing, da es während der Herstellung zu Kurzschlüssen zwischen der Schiene und dem Pad des 0402-Pakets kommen kann, wenn während der Produktion keine strikte Toleranz eingehalten wird.

Da hier das vollständige Routing-Szenario unter Bezugnahme auf Ihre Lösungsvorschläge gezeigt wird, sollten Sie dem zweiten Diagramm folgen und den Abstand von Spur zu Spur von 8 bis 10 mil einhalten, um ein Übersprechen zwischen den Signalspuren zu vermeiden.

AKR
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Kann ich fragen, ob 8-10 mil die Faustregel sind, um ein Übersprechen zu vermeiden? Ich kann dem kaum zustimmen, da der Abstand zwischen den Stiften ungefähr 6 mil beträgt ...
richieqianle
Ja, ich verstehe, dass die Tonhöhe nicht 8 oder 10 Mil beträgt, aber da Sie hier in SPI keine Differenzspur sind, können Sie problemlos 8-10 Mil Spurabstand verfolgen.
AKR