Minimización del desajuste de impedancia en enrutamiento HDMI complicado

Tengo un problema de enrutamiento un poco complicado con un proyecto HDMI en el que estoy trabajando. El proyecto le permitirá conectar dos cámaras HDMI y alternar entre ellas en una pantalla. Un chip mux HDMI 2:1 actúa como interruptor.

Para un par diferencial adecuado 100 Ω enrutamiento de impedancia para HDMI, he elegido un ancho de trazo de 10 mil y un espaciado de 6 mil en mi placa de 4 capas. Especificaciones de apilamiento de PCB aquí .

La complicación la provoca la orientación de uno de los conectores HDMI y la geometría del chip de protección ESD ( On-Semi ESD8040 ). Los pines del conector HDMI están en el "lado más alejado" de donde necesito enrutar las huellas, por lo que primero tengo que pasar por debajo del conector. Luego paso por el chip ESD y luego por el mux HDMI. Debido a lo pequeño que es el chip ESD, tengo que reducir el ancho de los trazos a 6 mil para que quepa entre las almohadillas.

Puede ver los rastros de 6mil no deseados que van desde el conector (J8) hasta el chip ESD (U14). Enrutándolos lo más juntos posible, su impedancia diferencial es 120 Ω , que está más allá de la especificación HDMI. La longitud total de las pistas desde el conector hasta el mux es de aproximadamente 0,5 pulgadas.

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Para hacer que las trazas de 6mil alcancen 100 Ω , el espacio tendría que ser inferior a 2 mil, lo que está mucho más allá de las capacidades de mi fabricante de PCB. Puede ver en mi diseño anterior, elegí ejecutar las trazas de 6 mil desde el conector hasta el chip ESD y luego volver a saltar a 10 mil aguas abajo del chip ESD. Dudo que esa sea la solución óptima.

¿Cuál sería una mejor manera de reducir el inevitable desajuste de impedancia? Esto es lo que he encontrado hasta ahora:

  1. Pase trazos de 10 mil por debajo del conector y luego reduzca los trazos a 6 mil para pasar por el chip ESD (introduce otro punto de reflexión).

  2. Use trazas de 6 mil hasta el chip mux (reduce la cantidad de puntos de reflexión pero aumenta la longitud de la impedancia más alta).

  3. Coloque vertidos de tierra en la superficie superior al lado de las trazas de 6 mil para reducir su impedancia.

  4. Use diferentes componentes ESD (sin embargo, me gusta mucho el ESD8040: está hecho para video de alta velocidad y mantiene bajo el recuento de BOM).

  5. No se preocupe en absoluto porque no hará ninguna diferencia notable en la señal.

Sé que la respuesta completa a esta pregunta es usar un simulador. Sin embargo, no he encontrado un simulador dentro de mi presupuesto como individuo. Hay simuladores 2D gratuitos, pero no creo que un simulador 2D me ayude en este escenario.

Respuestas (1)

Siempre puede hacer las trazas 10mil justo después de que dejen los diodos ESD, eso es lo que hago, enrutar 10mil lo más cerca posible de los diodos ESD, finalizar esa traza, ahora continuar donde lo dejó pero ahora presione shift-w, creo , y seleccione un ancho de rastreo de 6 mil y continúe con los últimos 1/8 "más o menos hasta los diodos esd. 120 ohmios no es una gran falta de coincidencia de impedancia si solo tiene una longitud corta, cree que el enlace de 1/16" ¿Los cables en el chip (U9) tienen un diferencial de 100 ohmios? los efectos de la línea de transmisión a menudo se pueden ignorar cuando las discontinuidades son inferiores a 1/10 de una longitud de onda (incluya hasta el quinto armónico para estar seguro, por lo que el ancho de banda en gbits/2*5 = frecuencia del quinto armónico (en ghz), velocidad de la luz /frecuencia = longitud de onda, si su discontinuidad es menor que 1/10 de longitud de onda (1/20 es aún mejor), entonces probablemente no No tengo mucho de qué preocuparme. Las líneas de 120 ohmios no serían un problema importante a menos quetodo el cable HDMI era de 120 ohmios, incluso entonces probablemente seguiría funcionando ya que muchos receptores HDMI ahora tienen ecualización de cable de todos modos, lo que compensa parcialmente las rarezas del cableado.

He visto muchas menciones sobre ignorar las discontinuidades siempre que sean menos de 1/10 de la longitud de onda. HDMI 1.3 puede funcionar a 340 MHz, por lo que 1/10 de su longitud de onda es de aproximadamente 3,5 pulgadas. Sin embargo, por otro lado, he leído notas de la aplicación que hablan sobre técnicas para evitar el desajuste de impedancia para características muy pequeñas, mucho menos de 3,5 pulgadas. ¿Por qué se molestan? ¿Hay dos escuelas de pensamiento opuestas?
No soy un experto, pero me imagino que es una buena ingeniería ver que su diseño cumpla tanto como sea posible con la especificación. Estoy de acuerdo con Tom en que las secciones cortas fuera de las especificaciones son inofensivas (¡piense en los pines de entrada del IC!), Pero si sigue sumando pequeñas desviaciones al final, obtendrá una gran desviación. El punto es que sus desviaciones más las desviaciones de los conectores más las del cable y el equipo en el otro lado se suman, aún debe estar dentro de su presupuesto de error.
Minimización del desajuste de impedancia en enrutamiento HDMI complicado
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