Wie viele Erdungs- und Stromanschlüsse muss ein Steckverbinder haben?

12

Ich entwerfe eine Tochterplatine für ein Projekt. Es gibt 35 E / A-Pins, die zur Platine gehen müssen. Wie bestimme ich die Anzahl der einzuschließenden Erdungs- und Stromanschlüsse? Wie bestimme ich die Platzierung dieser Stifte im gesamten Anschluss?

Ich weiß, dass so etwas schlecht wäre, wie mir gesagt wurde:

P IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO
G G  IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO

Ich vermute, so etwas ist nicht viel besser:

P IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO G
G G  IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO P

Die Platine ist für einen Mikroprozessor, ich gehe von einem Steckbrett auf eine Platine und versuche zu lernen, während ich gehe :)

23 Pins sind Adressleitungen, 8 Datenleitungen und 4 Signalleitungen (Read, Write, Chip Enabled und Direction). Es gibt keine Clock-Linie auf diesem Board, aber möglicherweise auf anderen, die ich machen werde. Der Takt des Mikroprozessors beträgt 50 MHz oder weniger bis <1 MHz. Der Stecker selbst ist ein Standard .1 "-Pin.

Justin808
quelle
Was ist die erwartete Länge des Kabelbaums und die IO-Spezifikationen des Prozessors (Anstiegs- und Abfallzeit)?
Krunal Desai
@ KrunalDesai - Um ehrlich zu sein, hätte ich nicht erwartet, dass das alles eine Rolle spielt :) Die Anstiegs- / Abfallzeit beträgt 5ns. Ich plane, dass es sich um eine Stiftleiste mit 2 Stiftreihen im Abstand von 1 Zoll handelt, die direkt in eine Buchsenleiste auf der Hauptplatine gesteckt werden kann.
Allerdings
Mehr Boden ist besser, aber ich habe ein Beaglebone Black-Projekt, das mit fast 50 MHz ausgeführt wird. Das Pin-Muster ähnelt dem Ihres ersten Diagramms (0,1 "-Header) und ist voll funktionsfähig. EMC wurde jedoch nicht getestet. Viele Systeme mit Diese Art von Datenrate funktioniert gut mit nur einer begrenzten Anzahl von Erdungsstiften.
Der Photon
Ah, das ist Board to Board. Wahrscheinlich müssen Sie sich bei Anstiegs- / Abfallzeiten von 5 ns keine Gedanken über Übertragungsleitungs-Effekte machen. Samtec stellt einige schöne Board-to-Board-Steckverbinder her, die über große, solide Klingen zum Tragen von Strom / Masse verfügen und von Signalpaaren und -stiften umgeben sind. Das würde dir ganz gut tun.
Krunal Desai
+! signal und gnds sollten nahe beieinander liegen.
Autistic

Antworten:

14

Es gibt ein großartiges Buch von Henry Ott, das dies behandelt - leider bin ich im Urlaub, daher kann ich das entsprechende Diagramm nicht fotografieren. Das Buch ist Elektromagnetische Verträglichkeit .

Hier sind einige kurze Punkte:

  • Wie viel Strom benötigt Ihr Gerät aus Sicht der Gleichstromversorgung? Schauen Sie sich die Leistung jedes Leiters an und verringern Sie sie gegebenenfalls, um sich einen Spielraum zu verschaffen. Wählen Sie die Anzahl der Stromanschlüsse entsprechend aus. Denken Sie daran, dass Sie eine 1: 1-Erdung benötigen.
  • Bei einem AC-POV möchten Sie den Loop-Return-Bereich aller Ihrer Signale minimieren. Sie möchten, dass jedes Signal eine eigene GND / Return hat, die unmittelbar benachbart ist - zwei Schemata, um dies zu tun:

SGGSGGSGGSGGS (ein bis zwei Massepunkte pro Signal, keine benachbarten Signale)

GSSGSSGSSGSSG (noch ein Boden pro Signal, effizientere Raumnutzung).

Die Idee ist, Übersprechen und Strahlungsemissionen zu minimieren. Während Gleichstrom dem Pfad mit dem geringsten Widerstand folgt, folgt Wechselstrom dem Pfad mit der geringsten Impedanz . In diesem Fall hilft die Bereitstellung eines Rückweges direkt neben einem Signal dabei, die Größe der gesamten Stromschleife zu minimieren und die ausgestrahlten Emissionen zu verringern.

Darüber hinaus sind diese alle Single-Ended? Differential? Erwartete Signalrate? Erwartete Rand Raten?

Krunal Desai
quelle
2
Das ist ein guter Rat. Je schneller Ihre Signalrate ist, je länger Ihr Kabel, desto größer die Platinen, desto wichtiger ist es, genau so vorzugehen. Wenn Sie also eine Board-to-Board-Verbindung (kein Kabel) mit langsamen Signalen haben, können Sie ein bisschen schummeln. Der andere Rat, den ich habe, ist, dass Sie überlegen sollten, ob es sich bei einigen Signalen um Aggressorsignale (wie Uhren) oder um Opfersignale (analoge Signale mit hochohmiger Terminierung) handelt. Sie sollten Angreifer von Opfern in der Pinbelegung fernhalten und durch GND trennen. Viel Glück!
Mkeith
Ihr erstes Muster sind 2 Gründe pro Signal. Ein Boden pro Signal wäre GSGSGSGSGS.
WhatRoughBeast
Hoppla, ja - ich werde das bearbeiten, um zu reflektieren, was ich eigentlich gemeint habe, und zwar ohne benachbarte Signale, mindestens eine Erdung pro Signal.
Krunal Desai
3
Es ist möglicherweise von Vorteil, klar zu machen, ob dieses Muster am Stecker oder am Kabel befolgt werden sollte. ZB FFC-Kabel passen zum Stecker 1: 1; Die Signale der Flachbandkabelstecker werden jedoch zeilenweise verschachtelt. Nach meinem Verständnis ist es wichtig, wie sich das Signal durch das Kabel bewegt.
Hans
Einverstanden - Ich werde meine Antwort mit den entsprechenden Diagrammen für FFC / Flachbandkabel aktualisieren. Es ist jedoch beabsichtigt, dass dieses Schema mit dem Kabel übereinstimmt, z. B. mit einem Flachbandkabel. Jeder Signalleitung ist mindestens eine Rückleitung benachbart.
Krunal Desai
6

Bei direkten Board-to-Board-Verbindungen stelle ich im Allgemeinen fest, dass die Schleifenfläche so klein ist, dass eine gute EMV-Leistung erzielt wird, solange jedes Signal mindestens einer Erdung (einschließlich Diagonale) benachbart ist. Normalerweise lande ich auf einem zweireihigen Stecker mit so etwas:

S  S  S  S  S  S  S  S  S  S  S
G  S  G  S  G  S  G  S  G  S  G

oder auch:

S  S  S  G  S  S  S  G  S  S  S
S  G  S  S  S  G  S  S  S  G  S

Insgesamt besteht jedes Schema aus ungefähr drei Signalen für jeden Grund. Bei vier Ihrer 35 E / A-Signale hätte ich ungefähr 12 Erdungen und würde einen 48- oder 50-poligen Stecker verwenden. Einige der Erdungen können durch Stromversorgungsstifte ersetzt werden, solange auf beiden Platinen eine gute Entkopplung zwischen Strom und Erde besteht .

Dave Tweed
quelle
1
Oh, ich habe nicht über Diagonalen nachgedacht - das macht absolut Sinn. Ich wäre neugierig zu quantifizieren, wie gut Diagonalen funktionieren, aber ich würde kaufen, dass es auch eine gute EMV-Leistung liefert.
Krunal Desai