Hallo, ich erarbeite zur Zeit ein Design, in dem ein 160MHz LVDS Signal übertragen werden muss. Daneben gibt es noch andere 40MHz Signale, die eine Rise-/Falltime im Bereich der einstelligen ns haben. Da ja nicht die Frequenz, sondern die Schnelligkeit der Pegeländerungen entscheidend ist, werde ich wohl in Richtung High-Speed gehen müssen (das wird natürlich teurer :( ). Nun habe ich gelesen, dass in diesem Fall ein impedanzkontrolliertes PCB empfohlen wird. Nur leider weiß ich noch nicht, was diese Impedanzkontrolle bringt. Ich weiß, dass die Impedanz der Scheinwiderstand bei Wechselspannung ist. Aber was bringt es mir, wenn ich eine Impedanz von 50Ohm anstrebe? In welcher Weise werden dann die Signale bzw. die Signalübertragung positiv beeinflußt? Heißt es einfach nur, dass der Leitungswiderstand bei Gleichspannung nahe Null ist und dann nur die Wechselspannungsanteile (wie sie ja bei digitalen Signalen vorkommen) "geglättet" werden? Das gleiche Problem hatte ich schon mal bei einem analogen Koaxkabel. Da steht ja auch was von 75Ohm drauf, hab mich aber nie wirklich damit auseinandergesetzt... Eine kurze und knappe Erklärung reicht, aber genau die habe ich bisher noch nicht gefunden. VIELEN DANK!
LVDS Design mit 160MHz machen wollen und keine Ahnung. Impedanz ist scheinbar auch ein Fremdwort. Am besten noch mit Eagelchen Spielzeug Demo Version! "Willkommen auf der Erde" Blubber! Jupp
@ Andreas B. (loopy83) >entscheidend ist, werde ich wohl in Richtung High-Speed gehen müssen >(das wird natürlich teurer :( ). Naja, das bekommt man bisweilen schon auf 4 Lagen Platinen hin. >Nur leider weiß ich noch nicht, was diese Impedanzkontrolle bringt. Siehe Wellenwiderstand > Ich >weiß, dass die Impedanz der Scheinwiderstand bei Wechselspannung ist. Nöö. >Heißt es einfach nur, dass der Leitungswiderstand bei Gleichspannung >nahe Null ist und dann nur die Wechselspannungsanteile (wie sie ja bei >digitalen Signalen vorkommen) "geglättet" werden? Nein. MFG Falk
Auf Microwaves101 gibt es eine Seite mit Faustregeln fuer sowas, bin nur grad zu faul die zu suchen....
>LVDS Design mit 160MHz machen wollen und keine Ahnung. Was meinst du wohl warum er hier ne Frage reinstellt? >Impedanz ist scheinbar auch ein Fremdwort. Du hast den Wellenwiderstand von FR4 auf der Genkarte? >Am besten noch mit Eagelchen Spielzeug Demo Version! Ja und? Für ein paar Leitungen zum üben reicht es dicke. Ich hab mit Rubbelsymbolen angefangen. >"Willkommen auf der Erde" Ein unhöflicher Ort an dem besserwisser Fragen nicht beantworten sondern dumme Kommetare absondern. >Blubber! Eben >Jupp Der Name ist Programm
Das ganze hat was mit Anpassung und Reflektionen zu tun. 50R hat sich als praktikabler Wert für die Leiterplatte herausgestellt, da man mit den üblichen Leiterbahnbreiten + Core/Prepregs recht genau hinkommt. 20% Abweichung sind allerdings auch kein Beinbruch. Ich geh so vor: Es wird die Leiterbahnbreite der 50R Netze bestimmt, z.B. 5mil. Dann rechnet man sich mit einem Fieldsolver den benötigten Abstand der Masse/ Powerlage aus, gibt bei er=4 auch sowas in der Richtung. Den er gibt dir das Material vor. Jetzt einen Anruf beim LP-Hersteller ob er sowas fertigen kann -> fertig.
Noch nicht ganz. Fuer eine einzelne Leiterbahn, oder ein Differentialpaar kann man die Impedanz mit Appcad ( http://www.hp.woodshot.com/ ) berechnen. Ein einfaches Impdanzkontrolliertes Design bedeutet, dass der manuelle interaktive Router diese Regeln schon drauf hat und beruecksichtigt. Wenn man zB mit einem Via auf eine andere Lage geht, wird die Trackbreite angepasst. Wirklich schwierig wird's wenn man auf der anderen Seite diskontinuierliche Polygone hat. Das wird dann nicht mehr unterstuetzt. @Andreas B. (loopy83) lass es sein. Da fehlt noch viel zu viel. Das wird nichts.
@ Andreas B. bildlicher Vergleich: dein Impuls ist ein Surfer, der auf einer Welle reitet. Die falsch angepasste Leitung ist die Steilküste auf die er geradewegs zusteuert :-)
@Bogumil: Klare Ansage und absolut richtig. Wie ich das hasse, wenn Leute in Foren immer runtergemacht werden - WARUM? Wenn die Leute alles wüssten, dann wären Foren unnötig - oder eben nur für diejenigen zum Abreagieren. Danke für deinen Kommentar! Gruss Gunb
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Danke für die vielen hilfreichen und weniger hilfreichen Hinweise. Irgendwann muss man damit anfangen, sich damit zu beschäftigen. Bei allen anderen Designs hat es bisher gelangt, sauber zu routen. Aber nun komme ich langsam an den Punkt, wo es nicht mehr ausreicht und man sich darüber Gedanken machen muss. Als Lagenaufbau habe ich eine 8-Layer Platine. Dabei habe ich eine Groundplane, zwei gesplittete Powerplanes für die zahlreichen Spannungen und drei interne Signallayer. Angestrebt sind 1,5mm Platinendicke. Jeweils 150um Core und Prepreg und 18um Kupfer (die Powerplanes 35um), weil ich wegen diverser Bauteile auf 60um Strukturbreite zurückgreifen muss. Es ist mein erstes Design dieser aufwendigen Art und ich möchte nun abschätzen, was nötig ist, damit es auch zuverlässig seinen Dienst tut. DANKE !
Schau zu daß du zur jeder Signallage eine korrespondierende Plane hast. Ein exemplarischer 8-Layer Aufbau cu Signal core 100µ cu Plane prepreg 100µ cu Signal core 600µ cu Plane folie 50µ oder weniger cu Plane core 600µ cu Signal prepreg 100µ cu Plane core 100µ cu Signal Du hast in der Lage 4/5 einen Plattenkondensator. Der ist für schnelle ICs ganz schön nützlich. Gesamtdicke ist je nach verpressen um die 1,7mm
Andreas B. schrieb:
> Irgendwann muss man damit anfangen, sich damit zu beschäftigen.
Hallo,
schon wahr - aber dein Layeraufbau ist für Hispeed völlig ungeeignet,
und noch dazu ist er assymetrisch, was dem LP-Hersteller garnicht
gefallen wird.
So ganz ohne alle Grundlagenkenntnisse geht es eben nicht. Du solltest
erst mal lernen, was eine strip line ist, dann entscheiden, wieviele
Lagen mit solchen (impedanzkontrollierten) Lagen du benötigst und darum
herum einen symmetrischen Lagenaufbau erstellen. Nebenbei bemerkt, auf
den Aussenlagen könntest du auch microstrips verwenden, aber das wäre
jetzt wirklich zu viel auf einmal.
Gruss Reinhard
@ Reinhard Kern Deine Homepage sieht alles andere als "High Speed" aus. Eher frühe 80er. Vieleicht sparst du mal mit Tips und lernst mal wie eine Homepage heutzutage aussieht! Urmel
Naja. wenigstens ist die Page von RK uebersichtlich und schnell. Offensichtlich mal als Alibiuebung zusammengesetzt und nie mehr gebraucht. Nichtsdestotrotz hat er Recht was die Details zu einem Highspeed board angeht.
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DANKE für die zahlreichen kritischen Bemerkungen. Ich habe meinen Lagenaufbau abgeändert (siehe Anhang). Was sich auf den einzelnen Lagen befindet und welche Stärken/Eigenschaften sie haben, habe ich am linken Rand des Bildes vermerkt. Jetzt ist er symmetrisch, alle kritischen Lagen sind direkt benachbart zu einer AGND Lage um die Impedanz bei den sehr kleinen (60um) Leiterzügen niedrig zu halten. Ich hoffe der Lagenaufbau entspricht jetzt mehr den Anforderungen? DANKE
Nein, denn auf einen Prepreg kann man kein Kupfer auflaminieren -> top+bottom. 60µ ist sportlich. Wer fertigt das? (es geht, nur kann das nicht jeder der sowas behauptet)
Hallo Andreas, ich habe es nicht nachgerechnet, aber die Geometrie der 'microstrip' muss anders sein, als der 'stripline'. MfG Holger http://www.microwaves101.com/encyclopedia/stripline.cfm http://www.microwaves101.com/encyclopedia/microstrip.cfm
Mift, edit klappt nicht. also hier was zum Lesen: http://homepages.fh-giessen.de/~hg7313/lehre/avt/skript/avt_hightechspeed_bg_kap3.pdf http://wiki.fed.de/fed-wiki/images/3/3f/Impedanzarten_-_Lagenaufbauten.pdf
Urmel schrieb: > Deine Homepage sieht alles andere als "High Speed" aus. Bei mir funktioniert sie ausgesprochen schnell. OK, ich hab's nicht über ein 2400-Bd-Modem probiert. Oder meintest du mit "High Speed", dass eine ,,ordentliche'' Webseitengestaltung bedeutet, dass beim Laden unbedingt die komplette Bandbreite einer 6000-kbit/s-Leitung für 10 s gesättigt werden muss? Das einzige, was ich daran bemängeln würde ist, dass da viel "in Arbeit" steht. > Vieleicht sparst du mal mit Tips > und lernst mal wie eine Homepage heutzutage aussieht! Vielleicht sparst du dir aber lieber die Tipps, die mit dem Thema überhaupt nichts zu tun haben.
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> Jetzt ist er symmetrisch, alle kritischen Lagen sind direkt benachbart > zu einer AGND Lage um die Impedanz bei den sehr kleinen (60um) > Leiterzügen niedrig zu halten. I am so sorry (schluchz). Korrekt funktionierende LVDS-Leitungen als Stripline (Midlayer1) brauchen eine durchgehende GND-Fläche OBEN UND UNTEN. Eine Powerplane ginge noch so halbwegs auf dem Umweg über die Stützkondensatoren (falls genug da sind), aber keineswegs eine unterteilte Plane. Auch GND darf im Bereich der LVDS-Leitungen nicht durch schlitze o.ä. unterbrochen werden, auch nicht wenn die durch Stecker usw. entstehen. Einfacher Grundsatz: der Rückstrom ordnet sich von selbst unter/über den Leitungen an, ist die Fläche dort unterbrochen, muss der Rückstrom Umwege machen und die Impedanz hat ein Diskontinuität, die zu Reflexionen führt. Nur die aussen liegenden Microstrips haben nur eine Bezugsfläche. Deshalb ergeben sich da ja auch ganz andere Leiterbreiten. Wegen der Aussenlagen: es gibt Hersteller, die legen aussen eine nackte Folie mit 20 µ drauf, ist aber eine Fieselei. Mainstream ist 2 Cores aussen. Das macht aber nix: man muss nur Prepregs mit Cores vertauschen. Gruss Reinhard (eine passende Berechnung liegt bei)
Danke für die Hinweise. Ich habe darauf geachtet, dass die LVDS Signale im Midlayer1 die Bezugsebenen AGND (drüber) und POWER1 (drunter) haben. Die POWER1 Plane ist an den Stellen, an denen die LVDS Signale verlaufen kontinuierlich, also hat keine Schlitze und ist auf AGND gelegt. So kann der Strom entlang der LVDS Leitungen auf der POWER1 Plane ungehindert zurückfließen. Nur an anderen unkritischen Stellen der Platine ist die POWER1 Plane unterteilt, um die verschiedenen Spannungen an ihren Bestimmungsort zu führen. Die 60um Fertigung ist bei dem Hersteller ohne Probleme machbar. Auch das Prepreg auf der Top und Buttom Seite wurde so gewünscht. Ich habe also schon Rücksprache mit dem Hersteller gehalten. Die LVDS Signale sind auf eine Impedanz von 100 Ohm berechnet (auch vom Hersteller, weil ich selber dazu kein Tool habe). Bei einem Abstand zur Bezugsebene von jeweils rund 120um, ist der Abstand beider diff. Leiter bei 60um Leiterbreite und 12um Leiterdicke auf 70um festzulegen, was ich gemacht habe. Eigentlich sind es 60um Abstand gewesen, aber das laäßt sich wohl nicht fertigen. Also habe ich eine Impedanzerhöhung in Kauf genommen. Anders geht es nun mal nicht. Breitere Leiter fallen aus, weil ich aus dem uBGA Gehäuse raus muss und dann breitere Leitungen verwenden ist auch sinnlos, weil ich dann wieder Impedanzsprünge hätte. Vielen Dank für die Hilfe!!!
Hallo, > ich erarbeite zur Zeit ein Design, in dem ein 160MHz LVDS Signal > übertragen werden muss. Daneben gibt es noch andere 40MHz Signale, die > eine Rise-/Falltime im Bereich der einstelligen ns haben. > > Da ja nicht die Frequenz, sondern die Schnelligkeit der Pegeländerungen > entscheidend ist, werde ich wohl in Richtung High-Speed gehen müssen > (das wird natürlich teurer :( ). > > Nun habe ich gelesen, dass in diesem Fall ein impedanzkontrolliertes PCB > empfohlen wird. Du solltest Dich im Zusammenhang mit dem Projekt im Detail mit dem Thema "Wellen auf Leitungen" sowie "Impedanzanpassung" auseinandersetzen. Ansonsten fehlt Dir das grundlegende Handwerkszeug, um die bei der Aufgabe auftretenden Fragestellungen zu verstehen. Verbindest Du Leitungen mit verschiedenen Impedanzen, so reflektieren daran die Wellen auf den Leitungen. Dabei kann es bei so hohen Frequenzen wie sie bei Dir vorliegen zu starken Signaländerungen kommen. Außerdem solltest Du vor dem Layout die Randbedingungen des von Dir gewünschten Leiterplattenherstellers in Erfahrung bringen. Die Firma ILFA bietet zum Thema "Impedanzkontrollierte Leiterplatten" gelegentlich kostenlose, aber didaktisch sehr gut aufbereitete, Seminare an, an denen ich auch schon teilgenommen habe. Wenn Du eines findest, empfehle ich die Teilnahme. Du kannst aber auch das Leiterplattenhandbuch bestellen. Darin sollten die wichtigsten Einzelheiten behandelt werden: http://www.ilfa.de/detail.html?button-Common_storyContentDetail-find=&a-Common_storyContentDetail-id=42&a-Common_OpenTree-att_NodeID=28&button-Common_OpenTree-open_tree=&hspb-id=wd50c0fa04b1eb50a732d52cabe12bcc6aa8624a52ci8 Freundliche Grüße Michael Lenz
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