Pares Diferenciales y Planos de Potencia

Estoy trabajando en una portadora Raspberry Compute Module 4 con un controlador USB 3.0 con señales de alta velocidad. Como leí aquí en otro hilo, decidí cambiar polígonos por planos de potencia, pero tengo 2 dudas al respecto:

-¿Qué puedo hacer con el espacio en blanco? Tengo 4 planos divididos, debo conectar todo el plano sobrante a GND o a una de las fuentes de alimentación?

-Otra duda, ¿Puedo enrutar señales de alta velocidad sobre planos de potencia dividida? He leído acerca de no enrutar sobre aviones divididos en tierra, pero no estoy seguro de poder hacerlo con aviones de potencia.

Acerca de la impedancia del par diferencial, ¿la altura de la traza es desde sus respectivos planos o desde el plano GND? No estoy seguro de dónde debo medir la altura (mi pila tiene 4 capas).

¡Muchas gracias!

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Edit: Muchas gracias por sus respuestas. He reorganizado el PCB y evito que las trazas crucen planos divididos. En los foros de Texas Instruments he recibido una respuesta que me recomienda no enrutar en referencias de planos de potencia, me aconseja cambiar mi diseño a 6 capas. Otro compañero aquí me ha dicho que enrute mis señales en capas internas, pero Texas Instruments no recomienda enrutar señales de alta velocidad en capas internas. ¿La mejor opción es añadir más capas?

Nuevo avión de potencia

no ejecute trazas de alta velocidad, ya sea de un solo extremo o diferencial sobre un plano dividido. No hay excusas en esto. Alimentación o GND como plano de referencia para trazas de alta velocidad: prefiera GND como plano de referencia y, si elige Alimentación como plano de referencia, asegúrese de que su PDN sea bueno. Cualquiera que sea el plano de referencia para transportar la corriente de retorno inmediato, finalmente esta corriente tiene que llegar a la fuente.
Arreglo mi distribución de planos divididos para que mis líneas de alta velocidad no crucen los planos divididos, pero en los foros de Texas Instruments no recomiendan enrutar sobre el plano de referencia de potencia (mi pila es Top-GND-Power-Bottom y yo tienen señales de alta velocidad en la capa inferior). ¿Debo cambiar mi capa de apilamiento a Top-GND-PWR-PWR-GND-Bottom?
Si puede pagarlo, sí, ir a 6 capas ayudará. ¿De qué señales de alta velocidad está hablando como qué interfaz? velocidad de operación? donde esta la carga ¿Puedes enrutar toda la alta velocidad sobre la misma capa? (Arriba)
Son líneas USB 3.0, y creo que es imposible enrutar todas en la misma capa, será más fácil agregar más capas y usar Top-GND-PWR-PWR-GND-Bottom.

Respuestas (2)

En solo 4 capas, solo tiene dos opciones para capas estrechamente espaciadas: 1+2 y 3+4. Lo más probable es que necesite ambas opciones para enrutar el material de alta velocidad. Pero también necesita áreas de energía y GND estrechamente espaciadas para los chips de alta velocidad.

Esto crea la situación de que necesita 3 cosas estrechamente espaciadas: potencia + GND, sig1 + plane y sig2 + plane. Pero solo tienes dos opciones para darte cuenta de esto.

Por lo tanto, algunas capas necesitan compartir funciones. Y esto solo puede ser energía y señales porque nunca se filtran planos de tierra.

Pero si la señal y la potencia están en la misma capa, el plano de retorno de las señales siempre será tierra.

Cuando cruce sus señales del par de capas 1 al 2, también proporcione vías GND para que el retorno cruce del par de capas 1 al 2.

No estoy seguro si entiendo lo que dices. Propones que cambie mi capa de apilamiento, ¿verdad? Pero debería tener una capa GND de acuerdo con las recomendaciones de Texas Instruments. No podía enrutar señales de alta velocidad en capas internas, ¿verdad?
No conozco su acumulación actual, por lo que no puedo decir si mi sugerencia la alteraría. Lo que digo es que, en 4 capas, si enruta correctamente, es casi seguro que su plano de referencia será GND y no energía. Por lo tanto, la cuestión del enrutamiento sobre las divisiones del plano de potencia podría volverse irrelevante. Por ejemplo, puede tener planos GND en las capas 2 y 4 y usar las capas 1 y 3 tanto para el enrutamiento como para la alimentación. Cambiar capas con alta velocidad está bien, si mantiene coincidencias de longitudes y no lo hace con demasiada frecuencia y debe proporcionar vías terrestres cercanas.
Pero, entiendo su capa de apilamiento como: Arriba (Señales y potencia) -GND- Señales y potencia- ¿GND? La tercera capa sería la capa interna y no podría enrutarla, ¿no sería así? Tal vez entiendo la idea equivocada y sugiere usar capas internas como GND y combinar potencia y señales en la parte superior e inferior.
Entiendes la acumulación como lo dije en serio. También puede invertir 3 y 4 y tener GND en 3 y power+signal en 4. No cambiará mucho. Puede enrutar también en 3 (cuando 4 es GND). La impedancia será esencialmente la misma que en la capa 1+2 porque la distancia de 3 a 4 es mucho más pequeña que de 3 a 2, por lo que el plano GND en la capa 2 casi no importará para las señales en la capa 3. Esencialmente, los dos planos los pares 1+2 y 3+4 forman PCB independientes, poniéndolo un poco exagerado. Perdón si escribí de manera ambigua.
Muchas gracias por sus respuestas, dudé si lo entendía porque pensé que no era mala idea enrutar señales de alta velocidad en capas internas. Agregar 2 capas GND más sería más fácil, ¿no?
No tengo experiencia personal con USB3, pero por lo que escuché, es un desafío. Para cosas de alta velocidad, a menudo se recomiendan 6 capas, debido a lo que escribí en mi respuesta: desea 3 cosas estrechamente acopladas a GND: dos capas de señal y al menos una capa de potencia (con segmentos para varios rieles). Los tres pueden tener su respectivo plano GND estrechamente acoplado en una PCB de 6 capas, que generalmente tiene tres pares de planos estrechamente acoplados: 1+2, 3+4 y 5+6.

En primer lugar, a las señales de alta velocidad no les importa si el avión es de potencia o de retorno (GND). Un trazo que lleva una señal de alta velocidad se acoplará a uno o ambos, dependiendo de la distancia (altura) desde el trazo hasta el avión.

Siendo ese el caso, desea evitar ejecutar trazados de alta velocidad, a través de divisiones en planos. Si absolutamente tiene que hacer eso, entonces desea colocar condensadores a través de los espacios en los planos, cerca de donde la traza cruza el espacio.

Las señales diferenciales son un poco más indulgentes, pero aún desea seguir las mismas reglas para enrutar señales de un solo extremo de alta velocidad.

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