Enrutamiento de PCB SPI de 50 MHz, ¿usar vías o resistencias?

Estoy tratando de enrutar el SPI entre MCU y ADC. Sin embargo, los pedidos de pines entre MCU y ADC no coinciden, hay cruces. Se utiliza una placa de cuatro capas (señal - tierra - potencia - señal)

Tiendo a no usar vías (no estoy familiarizado con la conexión a tierra, EMI, etc.), ya que el SPI funciona a 50 MHz. Tengo la impresión de que una vía de una capa de señal a otra empeorará el bucle de tierra. ¿Es correcta la impresión?

Por lo tanto, se usa la siguiente conexión: Una resistencia actúa como un puente... La resistencia está conectada en serie con fines de coincidencia. ¿Este tipo de conexión es válida? Tampoco me gusta, ya que las resistencias están en el paquete 0402, lo que hace que el rastro sea muy delgado.ingrese la descripción de la imagen aquí

Y

Una última pregunta, ¿debo preocuparme por la interferencia entre distintas trazas de señal, si se utiliza la siguiente conexión (con vías)?ingrese la descripción de la imagen aquí

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Cuál es mi pregunta en realidad:

Esta publicación menciona algo similar, enrutamiento de PCB: EMI e integridad de la señal, devuelva las preguntas actuales

Dice:

"El segundo componente es una señal de retorno de alta frecuencia que trata de seguir el rastro de la señal en el plano de tierra. Si cambia las capas de la capa superior a la capa inferior en un tablero de 4 capas (señal, tierra, potencia, señal) Según tengo entendido, la señal de retorno de HF intentará saltar del plano de tierra al plano de potencia desviándose a través de la ruta disponible más cercana (el límite de desacoplamiento más cercano, con suerte... que para HF también podría ser un corto)".

¿Cómo se ve influenciado el plano de potencia? ¿¿Y por qué es eso??

También debería estar relacionado con esta publicación: ¿ El mejor apilamiento posible con una PCB de cuatro capas?

El primer punto de la primera respuesta:

1.Las capas de señal son adyacentes a los planos de tierra. Deje de pensar en planos de tierra y piense más en planos de referencia. Una señal que se ejecuta sobre un plano de referencia, cuyo voltaje está en VCC, seguirá regresando sobre ese plano de referencia. Entonces, el argumento de que de alguna manera es mejor que su señal se ejecute sobre GND y no sobre VCC es básicamente inválido.

En estos días, una solución viable sería: usar una mejor MCU, donde los pines se pueden asignar con más libertad :)

Respuestas (3)

El bus SPI a 50 MHz puede ejecutar fácilmente un par de pulgadas a través de algunas vías sin problemas. La longitud de onda de 50 MHz es de 6 metros pero, de manera realista, debido a que se utilizan bordes rápidos, debe pensar diez veces más rápido. Aun así, esa es una longitud de onda de 60 cm. La regla general es mantener pistas más pequeñas que la mitad de un cuarto de longitud de onda (otras personas usarán otras reglas, por supuesto) y esto significa 7,5 cm o 3 pulgadas.

Intente mantener el reloj y los datos con la misma longitud y, si tiene problemas en tramos largos, es posible que deba terminar en frecuencias altas con 10pF en serie con 100 ohmios (más probable en el reloj que en los datos).

No hay una gran teoría en mi respuesta, solo una pizca de teoría y algunas experiencias y la extraña regla general. En pocas palabras, use un plano de tierra, no es excusa para decir que no está familiarizado con la conexión a tierra, familiarícese, será la diferencia entre algo que siempre funciona y algo que casi nunca funciona, es un gran problema.

Totalmente de acuerdo. Cometí un pequeño error en el plano de tierra a 10 MHz y 1,8 V (accidentalmente creé un bucle) y fui recompensado con el comportamiento de acoplamiento más desagradable de un cable USB cercano. Tuve que tirar el PCB y rehacerlo. De hecho, es un gran problema.
@carveone ¿Podría explicar cómo se creó su bucle? ¿A través de una respuesta con algunas imágenes? Sería útil saberlo. Gracias
@Andy Gracias por tu respuesta. Sé algo sobre conexión a tierra... no mucho. El caso perfecto sería sin vías y toda la corriente/corriente de retorno se mantendrá en las dos primeras capas (señal, tierra). Si se usara una vía, ¿cree que el tercer plano, que es el plano de potencia, se verá afectado?
En estas frecuencias, no tendrá muchos problemas para afectar el plano de potencia.
He modificado mi publicación, ¿podría comentarla?
@richieqianle He respondido en tu publicación original y ahora podrías estar haciendo una pregunta diferente. Veo que ha incorporado parte del texto de la pregunta anterior a su pregunta: ¿la respuesta en esa pregunta fue de alguna manera insatisfactoria para usted? Si fue así, debe decirlo porque no voy a leer esas preguntas y respuestas sin saber qué era lo que no estaba claro. Incluso entonces, modificar una pregunta a la mitad no es realmente mostrar cortesía a personas como yo que dedican su tiempo a ayudar, así que tal vez considere una nueva pregunta.
@Andyaka Lo que quería preguntar no es "si SPI funcionará o no". Funciona, ya que hicimos varios de ellos. Lo que quería preguntar es la influencia de vía en el tercer plano, que es el plano de potencia. Y en mi primer diseño, el plano de poder no será influenciado por SPI. En otras preguntas, se menciona que los planos de poder están influenciados por las vías y quiero saber por qué y cómo... Perdón por no aclarar la pregunta.
La tierra y la alimentación están conectadas en muchos puntos con condensadores de desacoplamiento, por lo que siempre habrá una cierta cantidad de corriente de retorno a través del plano de alimentación. Solo afectará al plano de potencia si esas corrientes de retorno tienen una frecuencia lo suficientemente alta y el plano de potencia Y el plano de tierra están gravemente interrumpidos con varias pistas y varias vías. En este trabajo, no creo que eso vaya a suceder, pero no he visto el diseño de su PCB.
Muchas gracias... Trataré de leer más material sobre este tema.

Del comentario "¿Podría explicar cómo se creó su bucle? ¿A través de una respuesta con algunas imágenes? Sería útil saberlo".

Erm. Es vergonzosamente tonto en realidad. No tengo la PCB; creo que salté sobre ella y nunca revisé el archivo de diseño original en el control de fuente. Solo tengo una copia de seguridad parcial:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Ese archivo está parcialmente enrutado, por ejemplo, ese cuadro de exclusión era mucho más pequeño al final y la conexión a tierra en la parte superior derecha de IC4 no era una línea pequeña, etc., pero ilustra lo que hice.

IC4 es un cambiador de nivel TXS0108 para las líneas de 1,8 V que suben desde la parte inferior. Las líneas eléctricas están desacopladas con las tapas a su izquierda. Cuando hice la inundación GND, los terrenos estaban conectados y dije "seguro, está bien". No, no lo fue. Las líneas azules ilustran el camino desde las tapas, hacia la izquierda, hacia arriba alrededor de todo el borde superior del tablero (no se muestra realmente, es otro 50% de altura), hacia abajo a la derecha y de regreso al pin GND en el nivel. palanca de cambios

Horrendo. ¡La maldita cosa probablemente estaba captando la radio! El cable USB de la placa principal no estaba bien protegido (¡aunque tenía conectores chapados en oro!) y sus transiciones de datos se acoplaron a este bucle produciendo picos de 0,5 V en las transiciones lógicas de 1,8 V. Que desastre...

Realmente aprecio que compartas... Aprendo más de los errores que de las experiencias exitosas... Entonces, ¿se ha formado un circuito de tierra alrededor del IC? ¿Por qué compró un IC en lugar de usar varios MOSFET? Sólo curioso.....
Y... ¿Estás seguro de que se ha creado un bucle de tierra? Parece que el IC ha bloqueado el bucle.
Usé el TXS0108 porque me quedaban dos de otro proyecto. Y son 8 líneas. Y el chip es barato (ish). No estoy seguro de lo que quieres decir con "bloquear el ciclo". Un rediseño en el que las tapas estaban hacia la derecha y las conexiones IC pwr/gnd eran lo más cortas posible hizo que los problemas desaparecieran. El pin 11 es tierra y hay dos Vcc (2 y 19).
¿Cómo lo resolviste? ¿Le gustaría compartir la parte revisada del diseño de diseño anterior?

La sugerencia que se muestra en el primer diagrama no es una muy buena idea de enrutamiento, ya que puede producir cortocircuitos durante la fabricación entre la pista y la almohadilla del paquete 0402, si no se sigue una tolerancia estricta durante la producción.

Dado que aquí se muestra el escenario de enrutamiento completo, tomando la referencia de las soluciones sugeridas, le sugerimos que siga el segundo diagrama y mantenga el espacio libre de pista a pista de 8 a 10 milésimas de pulgada para evitar la diafonía entre las trazas de la señal.

¿Puedo preguntar si 8-10 mils es el número de regla general para evitar la diafonía? Difícilmente puedo estar de acuerdo, ya que la distancia entre los pines es de alrededor de 6 mil...
Sí, entiendo que el paso no es de 8 o 10 mils, pero dado que usted no es una pista diferencial aquí en SPI, se pueden seguir fácilmente 8-10 mils de espacio entre pistas.
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