¿Se pueden enrutar las trazas USB diferenciales en relación con los planos de alimentación (no de tierra)?

La respuesta breve es que todo irá bien, enrútelo por encima de VCC y asegúrese de tener algunas tapas de desacoplamiento de VCC a GND cerca de su chip. Además, su ruta es bastante corta a 600 mil, he visto a algunas personas hacer cosas terribles con las rutas USB que aún terminan funcionando :)

Creo que la mejor manera de entender esto es considerar dónde fluirá su corriente de retorno. La corriente va a seguir el camino de menor impedancia. En el caso de una microstrip, cuando considera la corriente de alta frecuencia de sus bordes USB, esta corriente fluirá de regreso en el plano de referencia directamente debajo de la traza. No importa si ese rastro es GND o VCC, es el camino de menor impedancia, por lo que debe fluir la corriente.

Ahora algunas cosas interesantes, la corriente siempre fluye en un bucle. Cuando esa corriente de retorno, que fluye felizmente a lo largo de su plano VCC, regresa a su chip, debe encontrar una manera de GND para completar el circuito. Lo hará por el camino de la menor impedancia nuevamente, que con suerte en su caso serán los condensadores de desacoplamiento VCC que colocó cerca.

Eso es para la parte de CA una vez que su señal se haya movido a la parte de CC, su bucle actual volverá a seguir el camino de menor resistencia.

Además, muchas personas se referirán a USB como diferencial y luego citarán el hecho de que la mayor parte de la corriente regresará en el par mismo. Pero en USB 1.0, generalmente son solo dos controladores de un solo extremo que hacen referencia a GND, por lo que la corriente debería viajar de la manera que describí anteriormente.

Finalmente, incluso cuando tenga un par diferencial, es casi seguro que todavía habrá corriente de retorno de modo común a menos que pueda garantizar de alguna manera que desde la fuente hasta el destino, a través de conectores y enrutamiento, que las líneas D+ y D- tengan la misma longitud y nunca golpear cualquier discontinuidad de un solo extremo, etc.

Espero que ayude. Hay algunos buenos libros sobre la integridad de la señal si desea obtener más información sobre este tipo de cosas, como el manual de magia negra de Johnson y los libros de Eric Bogatin.

Me gustaría enrutar mi señal USB 2.0 (12 MHz) en la capa inferior de una PCB de 4 capas. Sin embargo, las microcintas acopladas al borde se referenciarían al plano de potencia, no al plano de tierra.

Solución simple: vuelva a dibujar su esquema.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Ahora puede sentirse mejor al hacer una microcinta en relación con esa otra capa, que ahora es el plano de tierra.

Por supuesto, esto hace una diferencia absolutamente nula en el funcionamiento de su circuito, y a su microstrip tampoco le importa. El suelo es un plano de poder. Es solo el que tiene un símbolo divertido adjunto en el esquema.

Solo considere el "tierra" del avión de potencia cuando lo dirija. El voltaje de CC del plano de referencia para una impedancia controlada realmente no importa, siempre que sea un plano continuo. Dado que es una traza diferencial, no debería tener ningún problema importante con la diafonía, ya que las trazas diferenciales están diseñadas para cancelar tanto la diafonía recibida como la emitida (el potencial promedio en el par debe ser aproximadamente constante y la corriente promedio debe ser aproximadamente cero).