Asesoramiento para líneas SPI de 25-50 Mbit - Diseño de PCB

Cuando tiene una señal con un tiempo de subida corto, debe preocuparse por el análisis y la terminación SI para evitar la reflexión.

Una regla simple es esta: todas las trazas de más de 0.3*Risetime(ns)*7.5(cm) necesitan análisis SI y terminación.

25 MHz es algo alto para la comunicación SPI y podría tener una emisión radiada no deseada debido a las huellas largas de 17 cm. La coincidencia de longitud no es el caso aquí, pero agregar algunos rastros de tierra como líneas de protección podría reducir la emisión probable y los problemas de inmunidad de RF. las trazas de guardia también podrían reducir el bucle de la ruta de retorno y luego reducir la ganancia de antena no deseada. Los problemas probables dependen de la distancia entre la capa de enrutamiento SPI y la capa de tierra. cuanto menos distancia, menos problema.

¿Tendré algún problema con la velocidad?

Sí lo harás. La capacitancia en ambos extremos de las líneas probablemente determinará el tiempo de subida de las líneas SPI. En el pasado, no tenía que preocuparme por los efectos de la línea de transmisión, estos no importarán de todos modos a menos que los controladores de línea coincidan. Si tiene controladores de línea (transceptores), haga coincidir la traza de PCB con los transceptores. (Estoy bastante seguro de que el BBB es solo un GPIO normal). Si no, mire la capacitancia de los controladores. También mire el fanout (y la capacitancia total de la línea). En mi experiencia, no es difícil obtener 25 MHz, 30-40 MHz es más difícil.

El pin de cabecera de 0,1" del BBB también contribuye con unos pocos nH de inductancia y crea un filtro RLC que puede causar algo de zumbido.

¿Necesito hacer algo con la integridad de la señal? ¿Necesito resistencias de terminación, capacitores de filtro... y demás para las líneas SPI?

Probablemente no, más capacitancia que agregue a las líneas reducirá el tiempo de subida.

Antes que nada, debo decir que de ninguna manera soy un profesional en diseños de alta frecuencia.

La longitud de las líneas de señal no debería ser un problema aquí, como supongo; los problemas realmente surgen cuando la sincronización se vuelve terriblemente incorrecta debido a la velocidad de propagación de la señal. Supongamos que para los 50 Mbps la frecuencia es de 50 MHz y que el tiempo se vuelve "terriblemente incorrecto" cuando el cambio de tiempo es de alrededor del 10 % del período. Entonces, dl / c = T/10, donde c es la velocidad de la luz, T es el período y dl es la diferencia máxima de longitud de traza; de esto obtenemos la diferencia máxima de longitud de traza de 60 cm, que posiblemente sea mucho más alta que la que tienes. La longitud real de la traza se activa en el rango de GHz en su mayor parte.

Las resistencias de terminación tampoco son realmente necesarias en su caso; la regla general es que se deben usar resistencias de terminación si la longitud de la línea de transmisión es superior al 10 % de la longitud de onda; dado que la longitud de onda (c * T = 6 metros) es mucho más alta que la longitud de rastreo, debería estar bien. Sin embargo, las resistencias pull-up en cada extremo de la traza son imprescindibles según la documentación de SPI, si no recuerdo mal.