Voy a diseñar un diseño digital de alta velocidad que incluya un FPGA y GSPS A/D interconectado con puertos seriales multi-gigabit/s. Pero he encontrado el problema de adaptación de impedancia un poco confuso. Mis preguntas son:
1-En un puerto serie (suponga que gbps o LVDS), ¿se iguala la impedancia mediante el uso de resistencias de terminación en serie o mediante el ajuste de las trazas a un ancho/distancia adecuado?
2-He encontrado herramientas que calculan la impedancia de una traza en un PCB. Como sé, la impedancia de un rastro debe depender de su longitud. ¿Por qué la impedancia es irrelevante para la longitud de un trazo en estas herramientas?
3-¿Podría por favor iluminar en qué situación en general deberíamos usar resistencias y en qué situaciones las trazas hacen la impedancia deseada?
Gracias
La coincidencia de impedancia de las trazas de PCB está controlada por las trazas, no por las resistencias de terminación. Dicho esto, aún necesita las resistencias de terminación porque 1) los receptores miden el voltaje a través de él para determinar el nivel lógico de la señal, y 2) las resistencias de terminación coinciden con la impedancia del controlador y la impedancia del receptor. Debe "sintonizar" las trazas ajustando sus anchos (y la acumulación de capas de PCB) para mantener la impedancia deseada.
La longitud de la traza es bastante irrelevante para la impedancia característica. La longitud solo afecta la resistencia y el retraso de propagación (es decir, la cantidad de tiempo que tarda la señal en viajar del punto A al punto B). No es necesario que tenga en cuenta la longitud cuando intente igualar la impedancia, pero las señales de alta velocidad también deben tener una coincidencia de longitud para garantizar que todas las señales lleguen al mismo tiempo. Esto es muy crítico en un circuito de alta velocidad: si el circuito intenta usar los datos cuando una señal aún no ha llegado al destino, entonces puede perder esos datos.
Necesita tanto las resistencias como las trazas de impedancia controlada. Sin embargo, muchos controladores y receptores LVDS tienen resistencias de terminación integradas. Si este es el caso, no necesita resistencias de terminación externas. Consulte las hojas de datos del controlador/receptor para determinar si necesita o no incluirlos externamente.
1) Elija una impedancia adecuada que el transmisor pueda manejar. La salida de corriente del transmisor debe poder obtener suficiente voltaje a través del receptor para cumplir con la especificación del enlace para los niveles de señal.
Casi siempre se trata de 100 ohmios balanceados, o dos líneas complementarias de 50 ohmios. Esto generalmente lo especifica el proveedor o los chips SERDES. Es esta impedancia porque a) es 'más o menos correcta' para niveles sensibles de voltaje y corriente en la interfaz b) coincide con las conexiones de equipo de prueba estándar c) usa dimensiones 'razonables' en una PCB.
Conociendo la impedancia, luego elige las dimensiones de la línea (ancho, espaciado, grosor) para la PCB que presentará esa impedancia. Todos los buenos fabricantes de PCB podrán decirle las dimensiones de su proceso que terminarán brindándole la impedancia correcta.
Luego mira la especificación SERDES y ve si el receptor ya tiene una terminación de línea, o si tiene que implementarlo externamente, y dejar el final de la línea abierto o conectado a una resistencia según sea necesario.
2) La impedancia de una traza no depende de su longitud.
3) Como se explica en (1), las trazas deben diseñarse para presentar la impedancia correcta. Dependiendo de si la línea es simple o doble, fuente o destino o doblemente terminada, se deben usar resistencias para la terminación y deben tener un valor que coincida con la traza.
En general, para SERDES punto a punto, la línea simplemente se conecta entre el transmisor y el receptor, y el fabricante de los chips ha diseñado la salida TX para conducir la línea directamente y colocar una terminación adecuada dentro del receptor.
Ignacio Vázquez-Abrams
Pedro Smith
el fotón