Preguntas SPI: EMC e integridad de la señal

Tengo una línea SPI que va a una velocidad de 12 Mbit/s en una PCB de 2 capas. Esto es para un producto, por lo que debe pasar las pruebas de EMC (además de funcionar bien).

Preguntas:

  • ¿Debo usar resistencias en serie para todas las líneas o solo el reloj? Tamaño de las resistencias? (cuantos ohmios?)
  • ¿Es importante no cambiar las capas para la integridad de la señal?
  • ¿Es importante evitar las vías?
  • coincidencia de impedancia?
  • A través de costura?

Si todos o algunos de estos son excesivos para estas velocidades (?), ¿A qué velocidades uno necesita comenzar a pensar en esto?

El primer SPI va a la memoria y al chip de medición y el segundo SPI a una pantalla

Usted enumera la frecuencia pero no la distancia, por lo que parece que no sabe que la frecuencia en relación con la distancia es lo que determina cuándo debe preocuparse. Sin embargo, con solo 2 capas, tus opciones son limitadas. ¿Por qué preguntas sobre la costura cuando es imposible en 2 capas?
Lea esto: hottconsultants.com/tips.html También puede obtener su libro. Es bueno. Su pregunta sobre las vías y el cambio de capas se incluyen en "cambio de planos de referencia", no es que lo ayude en un tablero de 2 capas donde no pueden existir planos de referencia.
Depende del diseño de su PCB, las piezas y la distancia de la señal. Pondría la terminación de la serie en la fuente, ajustaría el valor empíricamente. haga que la señal se empareje con tierra/retorno y fuerce la corriente de retorno a esa ruta de retorno (teórico, pero posible). Si puede, gire el par (cosiendo y cambiando capas). Para 12Mhz con resistencias en serie, no creo que la vía haga demasiado daño. Puede reducir activamente la pendiente, si es necesario, en C con las resistencias en serie. Todos estos son hipotéticos.
Gracias por los comentarios. Lo siento, soy bastante nuevo en esto, por lo que algunas preguntas pueden ser un poco estúpidas. Se trata de un máximo de 20 mm para todas las señales. ¿Pondrías las resistencias en serie en todas o solo en el reloj?

Respuestas (2)

Si no sabe si necesita resistencias o no, dibújelas para que no necesite hacer otra placa.

El tamaño físico de la resistencia depende de usted y el valor de la resistencia no se puede conocer de antemano. depende de la longitud del cableado, la capacitancia del cableado, la capacitancia de la carga e incluso el ancho de la traza, ya que contribuye a la impedancia de la traza.

También depende de los dispositivos que tenga en el bus y de la potencia de sus controladores de salida. No es la velocidad del reloj lo que importa, es la velocidad del tiempo de subida y bajada de la señal lo que importa. Algunas MCU tienen una potencia de salida programable. Y si hay problemas, los otros cables también pueden causar problemas, no solo el reloj.

Bien, ¿de qué manera es importante la traza de impedancia? ¿debería mantenerse bajo? ¿Debo usar la coincidencia de impedancia? ¿Qué impide en ese caso? ¿Es una buena idea hacer coincidir la longitud de las líneas SPI?
la impedancia de seguimiento debe coincidir con la impedancia de terminación. si no es así, habrá problemas de timbre y emi.
No creo que sus márgenes de tiempo estén por debajo del nanosegundo, por lo que la coincidencia de longitudes de más de 20 mm no le dará nada. Solo enruta las pistas y deberías estar bien. Pondría resistencias en serie por si acaso. Si las pistas fueran de 100 mm y/o a través de cables, sería más cauteloso.

Una resistencia en todas las líneas SPI hará que los bordes sean menos pronunciados y eso es bueno para las pruebas de EMC.

Comience desde 1 kOhm.

Use CAT16 o CAT16 que tienen 4 resistencias independientes en un solo paquete.

Reduzca la velocidad del reloj SPI si puede.

Puede cambiar de capa porque a 12 Mbit/s realmente no tiene problemas de integridad de la señal.

La capa inferior de su PCB debe ser GND.

La capa superior debe usarse para el enrutamiento.

Llene todas las áreas de PCB vacías de su capa superior con GND y luego use vías de costura para conectar estas áreas a la capa inferior.

Entiendo que en una PCB de 2 capas tendrás que usar vías. Minimice el número de vías y la longitud de las trazas en la capa inferior.

La integridad del poder también es muy importante.

Agregue condensadores cerca de los circuitos integrados o módulos que cambien más rápido: módulos SPI, por ejemplo.

Coloque un condensador cerámico de 100 nF en paralelo con un condensador de 10 a 470 uF en el VDD de esos chips/módulos

Mantenga cortos los trazos de PCB de la señal rápida.

Diseña tu producto lo más pequeño posible.

Los productos pequeños tienen emisiones espurias en el rango de GHz y eso aumentará las posibilidades de pasar las pruebas de EMC.

Más pequeño = Más barato = Mejor = Jefe feliz = Producto compatible con EMC.

Las resistencias en serie son definitivamente la forma más sencilla de hacerlo aquí. La resistencia en serie de 1 kOhm es un poco alta para 12 MHz o ~40 ns de tiempo por nivel en la línea CLK. Lo consideraría la resistencia máxima absoluta de la serie. Algo como 220R también humedecería lo suficiente.
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