Integridad de señal y enrutamiento del lado MAC de RMII

Tengo algunas preguntas sobre la integridad de la señal y EMC.

En mi placa LPC1768, la interfaz RMII está conectada a LAN8720. Debido a la ubicación de los pines, algunas señales RMII deben atravesar la capa inferior. Esta es una placa de cuatro capas, la segunda capa es GND, la tercera capa es Power. Sé que las trazas verticales reducen los efectos emi, así que enruté de esta manera. Dado que es RMII, la interfaz es de 50Mhz.

En este enrutamiento, la longitud máxima del trazo es de 2,15 cm y la longitud mínima del trazo es de 1,75 cm, por lo que el máx. la diferencia entre las longitudes de las trazas está dentro de los 4 mm. El ancho del trazo es de 0,16 mm. Usé la calculadora Pcb de KiCAD para calcular la impedancia de traza y usé datos de la fabricación de PCB Gold Phoenix. Y la impedancia para estas trazas es de 66 ohmios (los valores de impedancia diferencial para las parejas RX/TX del lado físico son de 50 ohmios).

Según el modelo LAN8720 IBIS, el tiempo de subida de REF_CLK es de 2,104 ns y el tiempo de caída de 1,296 ns

  1. ¿Se debe enrutar REF_CLK sin vías?
  2. ¿ REF_CLK necesita una resistencia de terminación?
  3. ¿Es aceptable una diferencia de 4 mm en la longitud del rastro a 50 Mhz?

Estas son mis preguntas, también agregue cualquier otra opinión y comentario.

(Vi viejos diseños de referencia de micropendousx, es una placa de dos capas y usa múltiples vías en casi todas las señales porque es una placa muy pequeña, no la usé, así que no sé si funciona o no)

hoja de datos lpc1768 hoja de datos lan8720 diseño de referencia micropendousX

ingrese la descripción de la imagen aquí

Conexiones LPC1768 a LAN8720 RMII

¿Usaste impedancia controlada? ¿Cuál es su acumulación (grosores)? Las acumulaciones de 4 capas comunes y baratas terminan con rastros muy grandes de 50 ohmios y no parece ser así en sus imágenes. Aquí es obligatorio tener impedancias controladas. Tienes un reloj de 50 MHz, pero ¿cuál es su tiempo de subida? puede terminar en el ancho de banda de GHz aquí. E incluso si las trazas parecen pequeñas, es posible que no sean eléctricamente pequeñas y requieran un enrutamiento de impedancia controlada.
@ Blup1980: en realidad, acabo de terminar un diseño de 50 Ω en tableros de 4 capas, y me sorprendió lo delgadas que podían ser las trazas. Mi casa de juntas utiliza un núcleo de 40 mil, con una acumulación de preimpregnado de 10 mil en cada lado. una traza de 50 Ω terminó teniendo solo alrededor de 17 mil de ancho.
@ Blup1980 Edité el mensaje y agregué datos de ancho de seguimiento, tiempo de subida/bajada.
Creo que este es el lado digital del PHY, que podría ser un poco más indulgente en términos de trazas de impedancia.

Respuestas (1)

Buena pregunta.

1) ¿Se debe enrutar REF_CLK sin vías?

Cada vez que vea algo como "debe enrutarse sin vías" sin una buena explicación, es probable que alguien no entienda completamente lo que está sucediendo y piense que es una buena idea.

Una de varias cosas puede ser el problema:

  • Diferente impedancia de traza en diferentes capas, lo que provocará reflejos siempre que haya una vía.
  • Problema del plano de referencia, porque la impedancia entre los planos de potencia del diseño no es lo suficientemente baja.

Ambos son fáciles de evitar y son una buena práctica, a menudo incluso necesarios si desea pasar las pruebas de EMI, construir un diseño sólido, etc.

Entonces, siempre que haga esto, puede usar vías sin ningún problema. Cuanto más rápidas sean las señales, más cuidadoso hay que diseñar las vías. He escrito anteriormente sobre cómo diseñar vías para señales de más de 28 GBps aquí .

2) ¿REF_CLK necesita una resistencia de terminación?

Lo mejor que puede hacer aquí es una simulación rápida con su simulador IBIS favorito, o que alguien lo haga por usted (lo siento, estas herramientas cuestan dinero, pero valen la pena).

Si tiene velocidades de flanco muy rápidas, es probable que necesite una resistencia de terminación si la traza es eléctricamente más larga que aproximadamente 1/3 del tiempo de subida/bajada. Utilice la simulación para estar seguro (lamentablemente, no proporcionó suficiente información sobre su diseño, o podría haberlo hecho de inmediato).

3) ¿Es aceptable una diferencia de 4 mm en la longitud del rastro a 50 Mhz?

Otra buena pregunta. Mire los tiempos de subida/bajada de su señal. Si la longitud eléctrica del tiempo de subida/bajada es significativamente más larga que el desajuste de la longitud de la traza, esto funcionará bien. En realidad, es una buena práctica no restringir en exceso los diseños, aunque a menudo es posible hacer coincidir las longitudes de los trazos dentro de una tolerancia muy estrecha.

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