¿Impedancia diferencial de las reglas y puntas de LVDS?

Estoy diseñando una PCB de interfaz con módulos de E/S usando ethernet. Es mi primera PCB con comunicación de alta velocidad, lo que me está dando muchas preocupaciones.

En la documentación de los módulos dice que la impedancia diferencial de LVDS será de 100 ohmios, pero sin tolerancia. También recomienda que se encaminen entre dos planos de tierra.
documentación de los módulos

He leído guías y reglas de diseño:Diseño de PCB para la interfaz Ethernet PHY Y pautas de diseño de placa para sistemas LVDS

Mi diseño de apilamiento de PCB se ve así:

  • cobre 18um
  • 0,36 mm FR-4 estándar
  • cobre 35um
  • 0,71 FR-4 ESTÁNDAR
  • cobre 35um
  • 0,36 mm FR-4 estándar
  • cobre 18um

Preguntas

  1. Estoy enrutando en la segunda capa de cobre, lo que hace que la distancia a la capa GND superior e inferior sea diferente, ¿es una mala idea?

  2. Las guías dicen que el espacio es inferior a 0,25 mm entre el par diferencial con un ancho de pista de 0,25 mm. cuando uso el diseño de PCB de Saturno para igualar la impedancia diferencial a 100 ohmios, obtengo un espacio de 0,6 mm con un ancho de trazo de 0,254 mm. Esto es más que el ancho de seguimiento de veces que se recomienda (también lea lo más cerca posible). ¿Debo hacer que el ancho del trazo sea más pequeño o cambiar algo más?

  3. Leí que la longitud máxima de seguimiento debe ser de 50 mm (TIA/EIA-644 LVDS), lo cual no es un problema. Pero, ¿qué pasa con la tolerancia a las diferencias de longitud?

puh, estas son realmente cinco grandes preguntas en una sola pregunta. Recomiendo dividir las cosas en preguntas individuales. La pregunta 3 es un buen punto de partida: es la pregunta más básica.
¿Dónde recomienda exactamente enrutar LVDS entre planos de tierra? Los pares diferenciales tienen firmas emi inherentemente bajas.
@ErikFriesen Enrutarlo entre capas de tierra hace que la impedancia sea más estable y menos susceptible a la fluctuación debido al entorno externo, como cajas metálicas, alambres y cables.
@ErikFriesen lo dije en serio como: recomendado en la documentación del fabricante de módulos.

Respuestas (1)

1) Los tableros de tres capas son increíblemente poco comunes y difíciles de fabricar, y le costarán mucho más. Haz un tablero de cuatro capas en su lugar. Dicho esto, las distancias asimétricas del plano de tierra no son un problema, pero afectarán la impedancia. Use el kit de herramientas de PCB de Saturn para obtener los anchos de trazo y los espesores dieléctricos requeridos. Esa herramienta tiene incorporada una calculadora de impedancia microstrip acoplada al borde asimétrico.

2) La distancia exacta entre los dos conductores de un par no es tan crítica como se podría pensar, siempre que estén bien alejados de otros conductores y polígonos que no forman parte del par diferencial. Diseñe para asegurarse de que las pistas estén lo más juntas posible y cumplan con los requisitos de impedancia.

3) Las longitudes de seguimiento entre pares LVDS separados son más importantes cuando sus receptores dependen mucho del tiempo (es decir, debe asegurarse de que todos sus datos lleguen al receptor antes de que se active el reloj. De lo contrario, podría perder datos). Los requisitos de longitud reales dependen en gran medida de los transmisores y receptores que esté utilizando, así como de la frecuencia de las señales transmitidas. Cuando se trata de los conductores dentro de un solo par, se vuelve mucho más crítico. Cuán crítico depende, una vez más, de la frecuencia de las señales transmitidas y qué tan buenos son sus receptores para detectar transiciones.

4) Sin proporcionarnos su diseño, es imposible que lo critiquemos.

5) Right The First Time de Lee Ritchey es uno de los mejores libros que he encontrado para diseñar señales de alta velocidad. Tiene MUCHAS descripciones detalladas, explicaciones, consejos, trucos, etc. que son inmensamente útiles. No puedo recomendar este libro lo suficiente.

Si bien he realizado algunos diseños de alta velocidad, de ninguna manera soy un experto, por lo que estoy abierto a correcciones y adiciones a esta publicación.

Sin embargo, Marcus tiene razón, cada una de estas preguntas podría tener su propia publicación y obtendrás respuestas más detalladas de esa manera.

Muchas gracias por su respuesta. 1. Cometí un error al describir las capas, son cuatro capas :). 2. Está bien, gracias 3. El fabricante de los módulos no da ninguna información sobre el transmisor o el receptor, pero la frecuencia debe ser de 100 MHz. si hubiera una diferencia del 2% entre la longitud, ¿eso es un problema? 5. Genial, ¡definitivamente miraré ese libro!
A 100MHz entrarán en juego muchos factores y es casi imposible predecir si una diferencia de longitud del 2% tendrá un impacto negativo significativo o no. Nuevamente, esto depende en gran medida de sus controladores y receptores exactos, entre muchas otras cosas. Mi instinto me dice que el 2 % podría ser demasiado, y probablemente no superaría el 0,2 %. Realmente solo necesita diseñarlo lo mejor que pueda con longitudes tan precisas como sea físicamente posible y luego monitorear el diagrama del ojo en el tablero terminado en un visor. También asegúrese de no perder datos. Esa es realmente tu mejor apuesta
tiene razón, diseñarlo lo más preciso posible debe ser el camino correcto a seguir. Gracias de nuevo por tu ayuda.
¡Gracias por la recomendación del libro! Para cualquier otra persona que busque el libro, el autor lo publicó de forma gratuita: thehighspeeddesignbook.com
@ahalekelly Impresionante, ¡no tenía ni idea! ¡Gracias por compartir!
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