Le circuit imprimé microruban à impédance diférentielle diférentielle de 100 ohms trace les géométries dans une carte à deux couches

Juan Manuel López Manzano

Le circuit imprimé microruban à impédance diférentielle diférentielle de 100 ohms trace les géométries dans une carte à deux couches


INTRODUCTION: Je vise à concevoir un système connecté Ethernet comme un passe-temps (c’est-à-dire beaucoup de temps mais ne souhaitant pas dépenser beaucoup). Mes contraintes de conception seraient de s’en tenir à un PCB à 2 couches de 100 mm x 100 mm avec des trous de 0,3 mm et une piste / jeu / anneau annulaire de 0,15 mm et un diélectrique de 1,53 mm d’épaisseur avec une constante diélectrique relative de 4,29. J’évite un empilement de PCB à 4 couches.

MON APPROCHE: Un microcontrôleur avec MAC intégré avec un KSZ8091RNA PHY et une prise RJ1 RB1-125BAG1A avec magnétique intégré, conçu en utilisant Altium Designer.

PREMIÈRE DISPOSITION INCOMPLÈTE PROPOSÉE:

disposition

PREMIERS CALCULS:

calculateur de microruban à impédance différentielle

MES QUESTIONS: Dois-je me soucier de faire correspondre l’impédance différentielle de 100 Ohms entre les lignes de transmission reliant le PHY à la prise RJ45 et au magnétique étant donné la longueur de ces traces? Serait-il préférable de traverser les traces en maintenant la largeur de 0,956 mm ou de réduire d’abord la largeur des traces et de faire ensuite le croisement? Quel serait le jeu optimal entre les deux paires? Souhaitez-vous suggérer d’autres considérations de mise en page supplémentaires? (à part un stackup à 4 couches).

EDIT 1: Voici mon schéma:

Schématique

EDIT 2: J’essaie de trouver un guide d’onde coplanaire différentiel avec un calculateur de sol pour voir à quoi ressembleraient les traces dans cette configuration.

EDIT 3: J’essaie d’obtenir des connexions à 100 Mbps. L’émetteur peut être configuré pour 10 ou 100 Mbps à la fois en half et full duplex, et Trise et Tfall semblent être fixés à 3 – 5 ns pour le mode 100 Mbps et 25ns pour 10Mbps. Il semble que je pourrais largement me passer de toute considération d’adaptation d’impédance, compte tenu de la longueur des traces. Pourtant, j’ai obtenu un ZDiff CPW avec une calculatrice capable au sol:

Guide d’onde coplanaire de surface différentielle avec calculs au sol:

ZDiff CPW w-GND

* Traces de largeur 0,29 mm pour obtenir 100 Ohms ZDiff tout en utilisant un espacement de 0,15 mm.

Microruban de surface différentiel avec calculs au sol: (Cette calculatrice a donné un résultat différent , je ne sais pas pourquoi)

entrez la description de l'image ici

* Traces de 0,46 mm de largeur pour obtenir 100 Ohms ZDiff tout en utilisant un espacement de 0,15 mm.

Je mettrai à jour le message une fois les traces mises en page à l’aide de la configuration CPW. Quelqu’un peut-il vérifier si les calculs sont corrects? J’aimerais bien savoir comment résoudre ces problèmes avec du stylo et du papier!

EDIT 4:

DEUXIÈME DISPOSITION INCOMPLÈTE PROPOSÉE:

COUCHE SUPÉRIEURE DEUXIÈME TENTATIVE

COUCHE INFÉRIEURE DEUXIÈME TENTATIVE

Les traces de signal ont une largeur de 0,29 mm et une longueur de 23 mm +/- 0,5 mm. ZDiff semble être de 100 Ohms. Cette conception ressemble-t-elle à 100 Mbps? Souhaitez-vous suggérer des modifications?

analogsystemsrf

Quel datarate prévoyez-vous? Quelles vitesses de bord (Trise, Tfall) votre émetteur peut-il fournir? Sont-ils réglables?

Tony EE rocketscientist

Pourquoi avez-vous choisi cette disposition et quelles sont vos spécifications? pour perte de retour à f_max avec le câble spécifié ?? Qu’est-ce que AV_DD? et comment est-il filtré?

Joren Vaes

Si vous diminuez l’épaisseur de la carte, vous pouvez souvent obtenir des pistes plus petites pour une impédance donnée.

Juan Manuel López Manzano

@JorenVaes Merci pour votre suggestion! Je vais jouer avec différentes hauteurs d’empilement et voir dans quelle mesure l’impédance différentielle peut changer sans payer trop cher. Si possible, coller à une carte de 1,6 mm (diélectrique de 1,53 mm) serait idéal.

Juan Manuel López Manzano

@analogsystemsrf J’ai téléchargé la réponse au message ci-dessus. Merci de répondre !

Réponses


 Tony EE rocketscientist

Vos pistes de signal pour le 10/100 PHY avec un temps de montée de 3 ns sont trop grasses par rapport aux signaux de données dont vous avez soigneusement adapté les longueurs tout en ignorant les effets de diaphonie. Cela montre que vous ne comprenez pas les règles à suivre dans votre mise en page.

Bien que votre mise en page puisse fonctionner, il est toujours préférable de suivre les recommandations du fournisseur pour la mise en page, le découplage Vdd, la séparation des voies de diaphonie, les plans de masse (à faire et à ne pas faire), le découplage du plan d’alimentation, le couplage Ethernet CA couplant les terminaisons à la gnd CA et tracez des biseaux dans les coins pour réduire les émissions de gradient de champ E.

Un diélectrique de carte plus mince facilite l’obtention d’impédances plus faibles afin que vous n’ayez pas besoin d’un espace aussi étroit.

Aussi depuis le min. le temps de montée de votre puce est de 3 ns pour le port Ethernet, ou un peu plus de 100MHz Les impédances de ligne de transmission BW ne sont pas si critiques car elle a 100MHz a une longueur d’onde de 1500 mm sur FR4 et des impédances non adaptées pour 1% de la longueur d’onde ne dégraderont pas l’intégrité du signal , cependant, d’autres facteurs cidessus peuvent ajouter au bruit s’ils ne sont pas suivis.

Puisque je devais deviner quel IC vous utilisiez et aucun des autres détails> sur lesquels j’ai commenté n’a été mentionné, considérez cette info bonus.

Si mes hypothèses étaient fausses, faites-le nous savoir avec plus de détails en question.

BTW, la masse de la Terre via les capuchons de chaque côté du magnétique sert à shunter le bruit en mode commun avec une prise centrale à Vdd avec un découplage approprié. Si vous n’avez pas de terre et juste un châssis et un blindage STP, utilisez-le, ce qui peut fonctionner en fonction de la proximité de SMPS bruyant, etc.

entrez la description de l'image ici

Juan Manuel López Manzano

Merci beaucoup pour les recommandations de mise en page que vous avez postées, elles semblent bien plus complètes que ma fiche PHY! Les signaux de données à droite sont dans un CPW avec une configuration au sol discutée ici qui j’espère finit par fonctionner, je ne savais pas que cette même configuration existait aussi pour les paires de diff et je suis sur le point de mettre en œuvre cette configuration. J’ai également ajouté un schéma montrant la façon dont j’ai découplé et filtré AVDD, VDD et connecté le plan AGND qui n’a pas encore été versé.

Tony EE rocketscientist

Je pense que tous les filets RMII étaient assortis en longueur à 29,9 mm +/- 0,1 mm. est un spagetti excessif et un espace perdu, alors que vous auriez pu le faire 8 mm +/- 5 mm ou +/- 30 picosecondes

Juan Manuel López Manzano

Stewart EE depuis 1975 Merci pour la suggestion! Si aucun surprix n’était payé pour une planche de spin 100 mm x 100 mm et que l’espace n’était pas un problème, est-il préférable de faire correspondre étroitement les impédances et la longueur que de garder des traces aussi courtes que possible? Ou dois-je déplacer le PHY aussi près que possible du microcontrôleur, même s’il y avait beaucoup d’espace disponible sur le PCB?

Tony EE rocketscientist

Cela dépend de la difficulté à vouloir essayer de faire fonctionner 100M. C’est déjà marginal avec le temps de montée et l’ajout de plus de pF avec des traces plus longues n’aide pas. Ce n’est pas énorme 0,6 ~ 0,9pF / cm selon

 

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