Hallo,
ich habe eine Frage zu dem angehängten Layout.
Über die SMA-Stecker kommt ein differentielles <300 MHz LVPECL-Signal
rein, die möglichst nicht gestört werden sollen.
Lagenaufbau:
Layer1_Top: LVPECL-Signale, rot
2x prepreg, 360 µm
Layer2: Ground plane
Fr4 Core, 710 µm
Layer3: Vcc plane
2x Prepreg, 360 µm
Layer4_Bottom: Steuersignale vom µC, blau
Die Signalleitungen (rot) sind auf 50 Ohm angepasst. In diesem Layout
habe ich auf dem Top Layer kein Ground Pour, da ich gelesen hatte, dass
es evtl. Probleme wegen Antennenbildung oder Fertigungstoleranzen beim
Abstand zu den Leitern etc geben kann.
Sind die Signalleiter (rot) durch die Ground plane (Layer2) ausreichend
vor Störungen der Steuersignale auf dem Bottom Layer geschützt?
Oder sollte ich doch besser den Toplayer mit Ground pour auffüllen und
Vias setzen, wie in dem zweiten angehängten Bild?
Danke schonmal für Ratschläge,
Erzwo
Eine kapazitive Kopplung sollte durch die Schirmwirkung der GND-Plane
sehr gering sein.
Wenn jetzt noch die Winkel zwischen den roten Leiterbahnen und den
blauen Leiterbahnen immer 90° wären, so würde auch eine magnetische
Kopplung nahezu verschwinden. Gegen Magnetfelder helfen Planes aber
nicht so gut, soweit ich weiß...
Erzwo schrieb:> Über die SMA-Stecker kommt ein differentielles <300 MHz LVPECL-Signal> rein, die möglichst nicht gestört werden sollen.>> Lagenaufbau:>> Layer1_Top: LVPECL-Signale, rot> 2x prepreg, 360 µm> Layer2: Ground plane> Fr4 Core, 710 µm> Layer3: Vcc plane> 2x Prepreg, 360 µm> Layer4_Bottom: Steuersignale vom µC, blau
Also Signaltechnisch wirst du da nicht mehr allzu viel drehen können,
aber im Hinblick auf die Powerintegrity würd ich mir da noch ein wenig
gedanken machen...
C20 Sieht wie ein Blockkondensator aus, der liegt aber nicht gut....
6-Langen eine Option?
Hallo,
Erzwo schrieb:> Über die SMA-Stecker kommt ein differentielles
ohne jetzt die genauen Abmessungen zu kennen finde ich, dass die
SMA-Buchsen etwas nah nebeneinander sind.
Mit freundlichen Grüßen
Guido
Vielen Dank.
Ich kreuze die Signalleitungen jetzt mit 90°.
Den Kondensator habe ich auch an eine andere Stelle gesetzt.
SMA-Stecker zu dicht beieinander? ich dachte gerade bei differentiellen
Leitungen macht es Sinn, möglichst dicht beieinander zu bleiben.
Also Ground poor + Vias neben den Signalleitungen (rot) ist nicht nötig?
Danke
Ich persönlich denke, dass es so besser ist. Eine Anmerkung habe ich
trotzdem noch:
C20 sollte auf die Oberseite (rot) und da ganz dicht an den Pin. Vias
stellen Impedanzen dar. Deshalb gehören Kondensatoren immer Hinter alle
Vias an den Chip direkt dran.
Erzwo schrieb:> SMA-Stecker zu dicht beieinander? ich dachte gerade bei differentiellen> Leitungen macht es Sinn, möglichst dicht beieinander zu bleiben.
Es ist durchaus sinnvoll, die differentiellen Signale über eine
möglichst lange Strecke mit wohldefinierter differentieller Impedanz zu
führen. Aber was nützt in Deinem konkreten Fall die beste
Leitungsführung, wenn sich die Überwurfmuttern der SMA-Stecker nicht
mehr festschrauben lassen? Ggf. bietet sich die Verwendung von
SMB-Steckverbindungen an.
Danke. Den Kondensator habe ich jetzt auf die Oberseite dicht an den Pin
gesetzt.
Die Überwurfmuttern der SMA-Stecker lassen sich noch gut schrauben bei
dem Abstand - gerade ausprobiert ;)
Hallo,
Erzwo schrieb:> SMA-Stecker zu dicht beieinander? ich dachte gerade bei differentiellen> Leitungen macht es Sinn, möglichst dicht beieinander zu bleiben.
naja, so oder so hört die differentielle Leitung irgendwo auf ;-)
Erzwo schrieb:> Die Überwurfmuttern der SMA-Stecker lassen sich noch gut schrauben bei> dem Abstand - gerade ausprobiert ;)
Auch mit Drehmomentschlüssel? Wenn Du die Stecker nur einmal anschließen
musst ist es gegebenenfalls in Ordnung, möchtest Du die Stecker jedoch
öfters an- und abschrauben kann ein zu enger Abstand mit der Zeit
"nerven".
Mit freundlichen Grüßen
Guido
Du könntest die beiden Widerstände R20 und R21 noch um 90° gegen den
Uhrzeigersinn drehen und die beiden Leitungen hinter den Pads
differentiell koppeln.
C20 kann auf den Top Layer und du kannst noch das Via für R20 einsparen.
Mich wundert es ein bißchen, dass deine 50 Ohm Leitungen bei einem 360um
Prepeg so dünn sind. Ist das so richtig?
Hallo,
ist es Schlau ein differentielles Signal über 2 verschiedene
Koax-Leitungen zu fahren? Meiner Meinung nach nicht. Ich würde an deiner
Stelle ein Twisted Pair vorziehen. GND dann als Schirm verwenden.
Hallo
Es ist wirklich nicht Schlau ein differentielles Signal über 2
verschiedene
Koax-Leitungen zu fahren.
Der Vorteil überhaupt bei einem differeziellen Leitugspaares ist es,
dass sie störunempfindlicher sind. Um die Störungen zu Kompensieren
werden die Leitungen parallel und so knapp wie möglich nebeneinander
geroutet. Im Kabel sind die Leitungen verdrillt.
Bei Ethernet-Leitungen, USB, CAN ect. wird auch impedanz-kontrolliert
geroutet, um den betreffenden Wellenwiderstand des Leitungspaares
einzuhalten.
Das Leitungspaar hat in der Regel einen Anfang und ein Ende, wenn
dazwischen die Leitungen außereinander gehen(2 Koax-Kabel, aber auch 2
Buchen) dann ändert sich der Wellenwiderstand völlig(außerhalb aller
Grenzen) und somit sinkt die Bandbreite ect.
Ein Ethernet-Kabel(100m) aufgebaut mit einem Flachbandkabel funktioniert
aus dem gleichemn Prinzip auch nicht so gut.
Verwende bitte nur eine Buchse und ein Kabel mit Schirm und verdrillten
Leitungen.
Nette Grüße
Mike
Mike schrieb:> Um die Störungen zu Kompensieren> werden die Leitungen parallel und so knapp wie möglich nebeneinander> geroutet. Im Kabel sind die Leitungen verdrillt.
Das stimmt, ist aber nur eine halbe Wahrheit: ein differentielles
(Gegentakt-) Signal hat von vornherein einen grösseren Störabstand als
ein einfaches Signal, völlig egal wie das verdrahtet wird.
Mike schrieb:> wenn> dazwischen die Leitungen außereinander gehen(2 Koax-Kabel, aber auch 2> Buchen) dann ändert sich der Wellenwiderstand völlig(außerhalb aller> Grenzen)
Da liegt ein völliges Unverständnis der Physik von Leitungen vor. Ein
Koaxkabel hat einen Wellenwiderstand von z.B. 50 Ohm, und der ist von
der Verlegung völlig unabhängig - eine der Eigenschaften, weswegen man
Koaxkabel verwendet. Für ein differentielles Signal auf 2 Koaxlaeitungen
mit GND als Schirm ist deshalb die single ended impedance 50 Ohm und die
differential impedance 100 Ohm. egal wie man die Kabel verlegt.
Ausserhalb aller Grenzen ist sowieso ein totaler Unsinn, grösser als die
Impedanz des Vakuums kann der Wert nicht werden.
Georg
Georg schrieb:> Da liegt ein völliges Unverständnis der Physik von Leitungen vor. Ein> Koaxkabel hat einen Wellenwiderstand von z.B. 50 Ohm, und der ist von> der Verlegung völlig unabhängig - eine der Eigenschaften, weswegen man> Koaxkabel verwendet. Für ein differentielles Signal auf 2 Koaxlaeitungen> mit GND als Schirm ist deshalb die single ended impedance 50 Ohm und die> differential impedance 100 Ohm. egal wie man die Kabel verlegt.
So stimmt das nicht. Das Koaxkabel hat deswegen 50 Ohm, da sich der
Wellenwiderstand aus Induktivitätsbelag und Kapazitivitätsbelag der
Leitung berechnet. Das setzt voraus, dass Hin und Rückstrom über das
selbe Kabel fließen. Die Induktivität wird aber steigen, wenn der
Rückstrom des differential Pairs über einen anderen Leiter fließt, da
die eingeschlossenen Fläche viel größer ist.
Zerlege mal ein USB Kabel und führe die beiden Datenleitungen über zwei
verschiedene Koax-Leitungen, da wird dir nichts mehr funktionieren.
Koax Leitungen verwendet man seit Jahren für Single-Ended Signalen und
das mit Recht.
Dass bei 2x Coax für ein differentielles Paar dann Hin- und Rückstrom
über die beiden Coax Innenleiter fließen glaube ich nicht. Die
Induktivität wäre riesig und das wäre nicht mehr für HF geeignet.
Ist es aber. Beispiele: PCIe-SIG compliance testing [1]; Multi-Gigabit
Transceiver von high-end FPGAs [2]
Daher kann das dann eigtl. nur so sein, dass das 2 getrennte Signale
sind bei denen die Rückströme mit jeweils anderem Vorzeichen im
Coax-Schirm laufen.
Bei Twisted Pair für Ethernet ist es anders. Da gibt es keinen common
GND weil da Übertrager dazwischen sind. Das Signal ist also echt
symmetrisch.
Wenn nun P/N mit GND-Bezug auf einem PCB parallel verlegt werden braucht
es ja eigtl. auch immer GND bei stripline/microstrip. Einerseits
vermutlich weil man sonst die differentielle Zielimpedanz nicht erreicht
ohne ~1mm breite Bahnen, andererseits laufen da wohl über GND auch noch
Rückströme, sonst würde GND in die Impedanz denke ich gar nicht erst mit
reinspielen und man bräuchte bei einem Lagenwechsel der Signale nicht
Vias zum Verbinden der Referenz-GNDs in der Nähe.
Ich würde vermuten, dass die Rückströme für P/N jeweils über GND laufen
und sich erst mit etwas Abstand betrachtet ausgleichen.
Der primäre Grund für differentielle Paare ist ja die Robustheit
gegenüber Gleichtaktstörungen. Bei Coax mit ordentlichem Schirm hat man
ja auch eine recht hohe Abschirmung gegenüber Einkopplungen.
[1]
http://www.embedded.com/design/system-integration/4026048/How-to-test-your-board-and-system-designs-for-PCIe-compliance-and-interoperability
[2]
http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_informatik/tei/vlsi/lehre/lab_aus/entw_boads/Virtex-6-mlML605
PCBLayout.PNG
(16 KB)
PCBLayout2.PNG
(37 KB)
