Header-Häufigkeitslimit

Ab welchem ​​Punkt werde ich Probleme mit Rauschen und parasitärer Kapazität/Induktivität haben, wenn ich standardmäßige 0,1-Zoll-Header-Pins verwende? Wenn ich eine MCU verwende, die einen 20-MHz-SPI-Bus ansteuern kann, wäre es dann sinnvoll, ein Breakout-Board oder ein Arduino-Shield mit dieser Geschwindigkeit zu betreiben? Ich werde entweder das ST NUCLEO-F446RE oder das NUCLEO-F303K8 Entwicklungsboard verwenden.

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Es gibt keine "maximale Frequenz" für den Header selbst, es sei denn, die Wellenlänge wird mit der Gesamtstiftlänge vergleichbar und Sie müssen sie als Übertragungsleitung behandeln. Dies kann bei 100 MHz mit einem 2 Meter langen Koaxialkabel ein ernstes Problem sein, aber mit einem Sub-10-mm-Stecker müssen Sie von obszönen Geschwindigkeiten sprechen. Sie werden wahrscheinlich viel mehr als 10 mm Spuren auf der Hauptplatine und dem Breakout-Board haben.

Ich habe einige Male Breakout-Boards für das Prototyping verwendet, mit einem teuren Chip auf dem Breakout, den ich nicht einfach entlöten kann. Folgendes können Sie tun:

  • Verwenden Sie doppelt so viele Pins, wie Sie Signale haben. Verbinden Sie ungerade Pins mit Signalen und gerade Pins mit der Masseebene. (Dies ist für einen 1xN-Header, Sie können wahrscheinlich dasselbe für 2xN tun, aber ich habe es nicht versucht)
  • Lassen Sie auf der Breakout-Platine Platz für eine 1206-Ferritperle. Setzen Sie dort einen 0-Ohm-Widerstand. Wenn das Oszilloskop Unannehmlichkeiten zeigt, ersetzen Sie den Widerstand durch einen SMD-Ferrit. Das mag kontraintuitiv klingen – da die Perle Ihre schönen, perfekten Signalfronten abflacht – aber es wird auch die VFH-Obertöne stark dämpfen.
  • Puffern Sie die Signale. Ich habe dies einmal mit großartigen Ergebnissen gemacht, bei der das Breakout-Board mit einem vielleicht 20 cm langen Kabel "ausgebrochen" war. 74AC14 wird Wunder bewirken! Beachten Sie die Pegelinversion und beachten Sie auch, dass dies für I2C nicht funktioniert, da es einen Pullup-Widerstand erfordert und keine "Richtung" hat - das Datensignal geht in beide Richtungen.
  • Was auch immer Sie tun, bei 20 MHz oder mehr MUSS nicht nur Ihr Mainboard, sondern auch Ihr Breakout-Board eine Masseebene haben. Wenn Sie Ihre eigene Leiterplatte entwerfen und nicht mit mehr als 2 Schichten herstellen möchten, lassen Sie einfach die untere Schicht als Masseebene und überbrücken Sie die obere Schicht kreativ.
Bei welcher Betriebsfrequenz hören wir auf, die Stiftleisten zu verwenden?

Der Header sollte bei 20 MHz kein Problem darstellen, aber die an den Header angeschlossenen Drähte oder Kabel können Probleme verursachen, wenn sie zu lang sind.

Danke für die schnelle Antwort, aber das beantwortet meine Frage nicht ganz. Ich habe nach der Obergrenze der Frequenz gefragt, die ich über einen Header-Pin senden kann.
@CalebReister - Der Punkt, den diese Antwort gut macht, ist, dass das Limit nicht der Header-Pin ist, sondern was auch immer Sie damit verbunden haben. Insbesondere müssen Sie sich um Übertragungsleitungseffekte und Impedanzunterbrechungen kümmern, insbesondere um deren Position innerhalb des gesamten Signalverlaufs, lange bevor Sie sich um die Pins selbst kümmern müssen.
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