Gibt es eine bevorzugte Platzierung des Abschlusswiderstands für eine Differenztaktleitung?

Beim Betrachten eines Referenzdesign-Boards von Xilinx ist uns die Platzierung des Abschlusswiderstands für eine differenzielle Taktleitung (~300 MHz) aufgefallen:

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Der Widerstand wird nicht an der nächstmöglichen Stelle platziert, die direkt unter den Durchkontaktierungen wäre, die die Uhr empfangen (es scheint viel Platz zu sein), sondern er wird "weit entfernt" links von den Durchkontaktierungen platziert. Wir fragen uns, ob es einen guten Grund gibt, einen differenziellen Abschlusswiderstand auf diese Weise zu platzieren. Irgendwelche Ideen?

Mit was für einem Teil ist die Uhr verbunden? Ist es ein DIP-Logik-IC? Oder eine Art Adapter, um das FPGA auf einer Mezzanine-Karte zu platzieren? Treibt das FPGA den Takt und der DIP empfängt ihn oder umgekehrt?
@ThePhoton: Die Uhr wird von einem FPGA angesteuert (mit der roten Differenzleitung, die Sie im Bild sehen). Der Empfänger ist ein BGA-DDR-Teil. Die eingekreisten Vias empfangen den Takt und die gelbe Differenzleitung wird zum Abschlusswiderstand geführt. Meine Frage war, warum man den Abschlusswiderstand nicht noch näher an den empfangenden Durchkontaktierungen platziert. Vielen Dank.

Antworten (4)

Abschlusswiderstände befinden sich an einer von zwei Stellen: So nah wie möglich am Treiber (für Source-Terminierung) oder so nah wie möglich am Ende der Leiterbahn (für die Art der Terminierung, die Sie haben).

Beachten Sie, dass ich "so nah wie möglich am Ende der Spur" und nicht "so nah wie möglich am Empfänger" gesagt habe? Da ist ein Unterschied!

Die meisten Leute stellen sich die Signalkette für den Endabschluss wie folgt vor: Treiber --> Lange Spur --> Abschluss --> Empfänger. Aber das ist falsch. Die Terminierung sollte am Ende des Signals erfolgen. So: Driver -> Long Trace -> Receiver -> Termination.

Wenn Sie mehrere Empfänger haben, erhalten Sie Folgendes: Treiber --> Trace --> Empfänger1 --> Trace -> Empfänger2 --> Terminierung.

Der Grund dafür ist, dass die Terminierung verhindert, dass das Signal zu den Empfängern zurückreflektiert und deren Signal verfälscht. Theoretisch könnten Sie eine super lange Spur vom letzten Empfänger bis zum Terminator haben, und das würde gut funktionieren!

Aus diesem Grund befindet sich Ihr Abschlusswiderstand nicht in der Nähe des Treibers - weil dies nicht der Fall sein muss. Der Widerstand befindet sich am Ende der Leitung, genau dort, wo er sein sollte. Es gibt andere Gründe, warum der Widerstand so weit entfernt platziert ist, aber das ist nicht so wichtig.

Was die kleinen Schnörkel betrifft, so liegt das daran, dass in einem differentiellen Signal die Längen der beiden Spuren identisch sein sollten. Die Schnörkel dienen dazu, die Länge einer Spur so anzupassen, dass sie mit der anderen Spur übereinstimmt.

Schöne Erklärung für etwas, für das ich nicht die richtigen Worte finden konnte, um es so klar auszudrücken.
@ David Kessner: Die eingekreisten Vias im Bild sind der Empfänger der Uhr, nicht die Quelle. Meine Frage war also eigentlich, warum den Abschlusswiderstand nicht noch näher am Empfänger platzieren, anstatt etwas weiter vom Empfänger entfernt zu sein?
@SomethingBetter Ich habe deine Frage verstanden, du hast meine Antwort nicht verstanden. Einfach ausgedrückt, es ist nicht wichtig, den Abschluss näher am Empfänger zu haben. Es ist wichtig, die Terminierung am Ende der Leitung zu haben.
@DavidKessner: OK. Nachdem ich Ihre erste Antwort gelesen hatte, dachte ich, Sie schienen zu glauben, die eingekreisten Durchkontaktierungen seien die Sender. Sie sagen also, sie hätten den Abschlusswiderstand direkt unter den Empfangsdurchkontaktierungen oder noch weiter entfernt platzieren können, und es wäre genau dasselbe. Wichtig ist nur, dass wir am Ende der Übertragungsleitung einen Abschlusswiderstand haben.

Wie embedded.kyle sagt, ist der Squiggle ein Hinweis, aber ich bin anderer Meinung über die Bedeutung. Es ist absolut sicher, dass sie mit kontrollierter Impedanz für 300 MHz, Schnörkel oder jetzt Schnörkel entwerfen müssen.

Was mir der Squiggle sagt, ist, dass sie sehr darauf achten, die Spurlänge zwischen den beiden Leitungen im Differenzpaar anzupassen. Der Grund dafür besteht darin, Gleichtaktreflexionen auf der Leitung zu minimieren, die möglicherweise ein EMI-Problem verursachen könnten. Ich denke, sie haben den Abschlusswiderstand verschoben, um Platz für den Kringel zu schaffen.

Angesichts der Frequenz (300 MHz) und der Größe des Kringels glaube ich jedoch, dass sie dies überdesignen. Es ist unwahrscheinlich, dass ein so kleiner Kringel bei dieser Frequenz einen bedeutenden Effekt hat.

Allerdings bereiten sie bei diesem Design keine Probleme. Was sie getan haben, ist, den Abschluss einfach die Leitung entlang am Empfangsteil vorbei zu verschieben. Dies ist ein absolut gutes Design und besser als das, was Sie normalerweise sehen, nämlich zuerst den Abschluss zu setzen und dann einen Stub für ein paar weitere mm zu führen, um das empfangende Teil zu erreichen. In dem von Ihnen gezeigten Fall verursacht der Empfangsteil nur einen leichten kapazitiven Nebenschluss an einem Mittelpunkt der Leitung.

Der Kringel in der einen Spur ist ein Hinweis. Da sie diesen Kringel dort eingefügt haben, kümmern sich die Designer darum, die Impedanz der Leiterbahnen anzupassen.

Das Folgende ist aus einer Altera App Note :

Differentieller Paarabschluss

E/A-Standards für differenzielle Signale erfordern einen Abschlusswiderstand zwischen den Signalen am empfangenden Gerät (siehe Abbildung 31). Für den LVDS- und LVPECL-Standard sollte der Abschlusswiderstand der differentiellen Lastimpedanz des Busses entsprechen (dh typischerweise 100 Ω).

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Xilinx hat ähnliche Literatur, aber ich fand die Altera-Notiz prägnanter.

Der Grund, warum der Abschlusswiderstand nicht so nah wie möglich an der Quelle liegt, liegt darin, dass die Impedanz der Spuren eine Rolle spielt, wenn versucht wird, die Standards für Low-Voltage Differential Signaling (LVDS) oder Low-Voltage Positive Emitter-Coupled Logic (LVPECL) einzuhalten .


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Unter Berücksichtigung Ihres Kommentars und der anderen Antworten ergibt das Obige keinen Sinn.

Wie die anderen gesagt haben, muss die Leiterbahnlänge angepasst werden, um die Auswirkungen von Gleichtaktreflexionen zu reduzieren, die auftreten können, wenn ein Einzelwiderstandsabschluss eines Differenzsignals verwendet wird.

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Dr. Howard Johnson erklärt es besser als ich es je könnte:

Diesen Gleichtaktartefakten können schreckliche Dinge passieren, wenn Ihre Trace-Verzögerung einem Viertel der Taktperiode entspricht. In diesem Fall bauen sich die kleinen Gleichtaktartefakte auf und überlagern sich Zyklus für Zyklus, wodurch Ihre Probleme mit dem Eingangsbereich des Gleichtaktsignals am Empfänger und auch die abgestrahlten Emissionen vergrößert werden.

Wie David Kessner sagte, haben sie die Spurlänge über den Empfänger hinaus und vor den Abschlusswiderstand verlängert, um die Spurverzögerung anzupassen und die Möglichkeit zu verringern, dass Reflexionen außer Kontrolle geraten.

Ich glaube, ich war in der Beschreibung vielleicht nicht ganz klar. Die im Bild markierten Vias sind die Empfänger der Uhr, nicht die Sender. o Meine Frage war eigentlich, warum den Abschlusswiderstand nicht noch näher am Empfänger platzieren?
@SomethingBetter Siehe meine Bearbeitung.
Vielen Dank. Es erscheint mir nur seltsam, dass der Widerstand weit entfernt von der Durchkontaktierung platziert ist, was eine Längenanpassung der Abschlussleitungen erfordert, anstatt den Widerstand direkt unter den Durchkontaktierungen zu platzieren und sehr, sehr kleine Leitungen zum Verbinden der Durchkontaktierungen zu verwenden zum Widerstand.

In Bezug auf die Terminologie scheint dies ein Beispiel für eine "Fly-by"-Terminierung zu sein.

Von http://www.interfacebus.com/Design_Termination.html#f :

Das Platzieren des Abschlusses am fernen Ende direkt am Eingangspin funktioniert in vielen Situationen gut. Für größere Chips wie FPGAs, die 1 Quadratzoll groß sein können, wird eine als Fly-By-Terminierung bezeichnete Technik verwendet. Die Fly-By-Terminierung platziert die Terminierung an dem Gerät vorbei, das die Terminierung an das Ende der Spur setzt. In diesem Fall erhöht die Fly-By-Terminierung die Leiterbahnlänge um einen Zoll, der Widerstand ist immer noch einen Zoll vom Eingangspin entfernt, aber am Ende der Leiterbahn und nicht einen Zoll vor dem Eingangspin.