Differentialimpedanz von LVDS Regeln und Tipps?

Ich entwerfe eine Schnittstellenplatine mit E / A-Modulen unter Verwendung von Ethernet. Es ist meine erste Leiterplatte mit Hochgeschwindigkeitskommunikation, was mir viele Sorgen bereitet.

In der Moduldokumentation heißt es, dass die LVDS-Differenzimpedanz 100 Ohm betragen soll, aber keine Toleranz. Es wird außerdem empfohlen, sie zwischen zwei Masseebenen zu verlegen.
Moduldokumentation

Ich habe Designleitfäden und Regeln gelesen:PCB-Layout für die Ethernet-PHY-Schnittstelle UND Board-Design-Richtlinien für LVDS-Systeme

Mein PCB-Stacking-Design sieht so aus:

  • 18um Kupfer
  • 0,36 mm FR-4 STD
  • 35um Kupfer
  • 0,71 FR-4 STD
  • 35um Kupfer
  • 0,36 mm FR-4 STD
  • 18um Kupfer

Fragen

  1. Ich verlege auf der zweiten Kupferschicht, wodurch der Abstand zur oberen und zur unteren GND-Schicht unterschiedlich ist. Ist das eine schlechte Idee?

  2. Die Führungen sagen einen Abstand unter 0,25 mm zwischen dem Differentialpaar mit einer Spurbreite von 0,25 mm. Wenn ich das Saturn-PCB-Design verwende, um die Differenzimpedanz auf 100 Ohm anzupassen, erhalte ich einen Abstand von 0,6 mm bei einer Leiterbahnbreite von 0,254 mm. Dies ist mehr als die empfohlene zweifache Leiterbahnbreite (auch so genau wie möglich lesen). Sollte ich die Spurbreite kleiner machen oder etwas anderes ändern?

  3. Ich habe gelesen, dass die maximale Leiterbahnlänge 50 mm (TIA/EIA-644 LVDS) betragen sollte, was kein Problem darstellt. Aber was ist mit der Toleranz für Längenunterschiede?

Puh, das sind wirklich fünf große Fragen in einer Frage. Ich würde empfehlen, die Dinge in einzelne Fragen zu unterteilen. Frage 3 ist ein guter Ausgangspunkt – es ist die grundlegendste Frage.
Wo genau wird empfohlen, LVDS zwischen Groundplanes zu routen? Differentialpaare haben von Natur aus niedrige EMI-Signaturen.
@ErikFriesen Durch das Routing zwischen Erdungsschichten wird die Impedanz stabiler und weniger anfällig für Schwankungen aufgrund der äußeren Umgebung wie Metallgehäuse, Drähte und Kabel.
@ErikFriesen Ich meinte es so: empfohlen in der Dokumentation des Modulherstellers.

Antworten (1)

1) Dreischichtplatten sind unglaublich ungewöhnlich und schwierig herzustellen und werden Sie viel mehr kosten. Machen Sie stattdessen eine vierschichtige Platte. Davon abgesehen sind asymmetrische Masseabstände kein Problem, wirken sich aber auf die Impedanz aus. Verwenden Sie das Saturn PCB Toolkit, um Ihre erforderlichen Leiterbahnbreiten und Dielektrikumsdicken zu erhalten. Dieses Tool verfügt über einen eingebauten Rechner für asymmetrische kantengekoppelte Mikrostreifenimpedanzen.

2) Der genaue Abstand zwischen den beiden Leitern in einem Paar ist nicht so kritisch, wie Sie vielleicht denken, vorausgesetzt, sie sind weit entfernt von anderen Leitern und Polygonen, die nicht Teil des Differenzialpaars sind. Entwerfen Sie, um sicherzustellen, dass die Spuren so nah wie möglich beieinander liegen und die Impedanzanforderungen erfüllen.

3) Trace-Längen zwischen separaten LVDS-Paaren sind am wichtigsten, wenn Ihre Empfänger sehr zeitabhängig sind (dh Sie müssen sicherstellen, dass alle Ihre Daten den Empfänger erreichen, bevor die Uhr auslöst. Andernfalls könnten Sie Daten verlieren). Die tatsächlichen Längenanforderungen hängen stark von den von Ihnen verwendeten Sendern und Empfängern sowie von der Frequenz der übertragenen Signale ab. Wenn es um die Leiter innerhalb eines einzelnen Paares geht, wird es viel kritischer. Wie kritisch, hängt wiederum von der Frequenz der übertragenen Signale ab und davon, wie gut Ihre Empfänger Übergänge erkennen können.

4) Ohne uns Ihr Design zur Verfügung zu stellen, können wir es nicht beurteilen.

5) Right The First Time von Lee Ritchey ist eines der besten Bücher, die ich je zum Entwerfen von Hochgeschwindigkeitssignalen gefunden habe. Es enthält viele ausführliche Beschreibungen, Erklärungen, Tipps, Tricks usw., die immens nützlich sind. Ich kann dieses Buch nicht genug empfehlen.

Obwohl ich einige Hochgeschwindigkeitsdesigns durchgeführt habe, bin ich keineswegs ein Experte, daher bin ich offen für Korrekturen und Ergänzungen zu diesem Beitrag.

Marcus hat aber recht, jeder dieser Fragen könnte man einen eigenen Post geben und man bekommt so tiefergehende Antworten.

ich danke Ihnen sehr für Ihre Antwort. 1. Ich habe einen Fehler bei der Beschreibung der Schichten gemacht, es sind vier Schichten :). 2. okay danke 3. der Hersteller der Module macht keine Angaben zu Sender oder Empfänger, aber die Frequenz sollte 100MHz betragen. Wenn es 2% Unterschied zwischen der Länge gibt, ist das ein Problem? 5. Schön, dass ich mir das Buch auf jeden Fall anschauen werde!
Bei 100 MHz spielen viele Faktoren eine Rolle, und es ist fast unmöglich vorherzusagen, ob ein Längenunterschied von 2 % einen erheblichen negativen Einfluss haben wird oder nicht. Auch dies hängt unter anderem stark von Ihren genauen Treibern und Empfängern ab. Mein Instinkt sagt mir, dass 2 % zu viel sein könnten, und ich würde wahrscheinlich nicht über 0,2 % hinausgehen. Sie müssen es wirklich nur so gut wie möglich mit Längen so präzise wie physikalisch möglich entwerfen und dann das Augendiagramm auf dem fertigen Brett auf einem Oszilloskop überwachen. Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie keine Daten verlieren. Das ist wirklich Ihre beste Wette
Sie haben Recht, es so genau wie möglich zu gestalten, muss der richtige Weg sein. Nochmals vielen Dank für Ihre Hilfe.
Vielen Dank für die Buchempfehlung! Für alle anderen, die nach dem Buch suchen, hat der Autor es kostenlos veröffentlicht: thehighspeeddesignbook.com
@ahalekelly Super, ich hatte keine Ahnung! Danke für das Teilen!
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