Ich arbeite derzeit am USB-Hub-Teil für einen Multiport-USB-RS232-Konverter. Das aktuelle Design ist für den FE 2.1 Hub IC von Terminus Tech . In Bezug auf die Impedanz von USB-Signalspuren heißt es in den Layout-Richtlinien:
DP, DM Differentielle Leiterbahnimpedanz = [DP(45 Ohm) + DM(45 Ohm)] = 90 Ohm, und überspringen Sie nicht die DP-DM-Signale, die eine Impedanz-Fehlanpassung verursachen
Um diese Anforderungen zu erfüllen, habe ich einige Online-Impedanzrechner verwendet, um die erforderlichen Leiterbahneigenschaften für eine zweilagige FR4-Leiterplatte abzuschätzen. Die Ergebnisse, die ich erhalten habe, sind jedoch überhaupt nicht konsistent:
Zusätzlich zu diesen Berechnungen habe ich einige andere Ressourcen mit einigen Beispiel-Trace-Eigenschaften gefunden:
Warum unterscheiden sich diese Ergebnisse so stark? Da ich ein Anfänger im Design von impedanzgesteuerten Leiterplatten bin, weiß ich nicht, welcher Ressource ich vertrauen soll. Alle Hinweise zu zuverlässigen Trace-Eigenschaften zum Entwerfen von USB auf einer 2-Layer-FR4-Platine sind sehr willkommen.
Der Grund, warum sich die Werte so stark unterscheiden, liegt darin, dass verschiedene Tools unterschiedliche Formeln zur Berechnung der Impedanz verwenden. Einige werden näher angenähert als andere, aber das Finden der genauen Impedanz ist extrem schwierig, wenn nicht unmöglich. Das beste Tool, das ich verwendet habe und das ich heute noch verwende, ist der EEWeb-Rechner (den Sie in Ihrem Beitrag verlinkt haben). Dieser schien meiner Erfahrung nach die besten und genauesten Ergebnisse zu erzielen. Es gibt auch viele Klone, die die gleiche Mathematik wie der EEWeb-Rechner verwenden, sodass sie auch genauso genau sind.
Im Allgemeinen werden Sie beim Entwerfen mit kontrollierter Impedanz, solange Sie innerhalb von +/-20 % bleiben, nicht viel an Reflexionen und Verzerrungen bemerken, obwohl dies natürlich von Frequenz und Schaltgeschwindigkeit abhängt. Ich versuche jedoch, etwa 10% über die Zielimpedanz zu schießen. Es ist besser, wenn der Zd höher als der Zielwert ist, als dass er niedriger ist. 10 % sind für die meisten Designs ziemlich normal. In Ihrem Fall würde ich auf einen Zd um 100 Ohm schießen (im Grunde 10% höher als Ihr ursprüngliches Ziel).
Die differentielle Impedanz hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich sowohl der Leiterbahnbreite als auch des Leiterbahnabstands. Aus diesem Grund ist es möglich, mehrere Lösungen zu haben, die Breite und Abstand abwägen. Beispiel von eeweb :
thickness=1oz, height=1.6mm, er=4
0.2mm width and 0.02mm spacing = 90.8 ohms differential
1mm width and 0.12mm spacing = 90.4 ohms differential
4mm width and 3mm spacing = 90.4 ohms differential
Die Wahl der besten Kombination hängt von mehreren Faktoren ab, darunter Herstellbarkeit (0,02 mm Abstand ist normalerweise nicht auf Leiterplatten herstellbar), Stromaufnahme (0,2 mm ist für USB in Ordnung, aber nicht für Hochstrom-PoC) und Platinenabmessungen.
Was den Kommentar von Ale..chenski angeht, ist es durchaus möglich, ein USB-Gerät mit einer 2-Lagen-1,6-mm-Fr4-Platine herzustellen. Es ist wichtig, dass Sie eine ununterbrochene Masseebene unter den USB-Spuren haben. Dies garantiert eine konsistente Impedanz und einen hochfrequenten Rückweg. Mit USB 2.0 können Sie mit einigen Unterbrechungen in der Masseebene durch Stitching-Kondensatoren davonkommen, obwohl dies vermieden werden sollte. USB 3.0+ wäre viel anfälliger für nicht kontinuierliche Impedanz.
Martens Antwort wäre falsch, wie hier und hier zu sehen ist . Die differentielle Impedanz ist doppelt so hoch wie die Impedanz im ungeradzahligen Modus. Die ungerade Impedanz ist die Impedanz einer einzelnen Leiterbahn, wenn sie im Differenzmodus betrieben wird. Der USB-Standard erfordert eine differentielle Impedanz von 90 Ohm, wie hier zu sehen , das heißt über USB_P und USB_N und würde einer ungeraden Impedanz von 45 Ohm entsprechen.
Entschuldigung für die Änderungen, ich kann als neuer Benutzer anscheinend nicht abstimmen oder andere Antworten kommentieren ...
Diese Rechner verwenden ALLE falsche Namen für "Differenzimpedanz". Tatsächlich ist die "ungerade Impedanz" die richtige Impedanz, die für die USB-Anforderung von 90 Ohm differentieller Impedanz betrachtet werden muss. Deshalb kommen die Zahlen im Mikrocontroller.net Forum der richtigen Spurbreite am nächsten.
Andi aka
DerStrom8
Andi aka
DerStrom8
Albert
Andi aka
Albert
Andi aka
Ale..chenski