Guten Abend!
Momentan tüftele ich an einer 4-lagigen Platine die auch
USB-Datenleitungen enthält.
Um den Anschluss an die geforderte Stelle zu bringen muss ich von der
Unter- auf die Oberseite wechseln. Auf der Oberseite geht es dann mit
ca. 10mm Leiterbahn zum Anschluss.
Layer Aufbau:
Signal (GPIO)
VCC
GND
Signal (USB)
http://docs.oshpark.com/services/four-layer/
Im Layer "VCC" habe ich einige Inseln für 3,3V 5V usw.
Die USB Bahnen werden über einer 5V Fläche (durchgängig) liegen.
Muss ich unter die Datenleitungen auf der Oberseite eine kleine Fläche
mit Massepotential legen?
Ohne zusätzliche Massefläche hätte ich an der Stelle viel mehr Platz.
Aber dann ändert sich das Bezugspotential für die Datenleitungen, von
GND zu +5V.
Hallo,
> Tr schrieb:> Aber dann ändert sich das Bezugspotential für die Datenleitungen, von> GND zu +5V.
unter der Voraussetzung, dass die +5V ordentlich abgeblockt sind, ist
diese Potential HF-mäßig dem Massepotential ziemlich ebenbürtig.
Gruß Öletronika
Tr schrieb:> Muss ich unter die Datenleitungen auf der Oberseite eine kleine Fläche> mit Massepotential legen?
Kommt auch auf deinen Anspruch an. Egtl. musst du, alternativ kannst du
auch direkt neben den Vias ein oder zwei Kondensatoren platzieren, damit
die hochfrequenten Ströme dort die Bezugslage wechseln können. Je nach
Referenzlage diese mit GND und 5V/3V3 verbinden.
Danke, ich hab es jetzt ohne Massefläche gemacht, siehe Bild.
Hervorgehoben sind die USB Leitungen und der nahste Kondensator an +5V.
Von dem Micro USB Anschluss rechts unten kommt die +5V Versorgung rein.
Mit 0 Ohm Widerständen können die USB Leitungen zum Testen
durchgeschleift werden, im Betrieb läuft das aber über die markierten
Pads links.
Micha schrieb:> direkt neben den Vias ein oder zwei Kondensatoren platzieren
Reicht da ein kleiner 100nF Kerko? Direkt neben den Leitungen liegen +5V
und GND Vias, da könnte ich das gut einbauen einbauen.
Tr schrieb:> Reicht da ein kleiner 100nF Kerko?
Grob über den Daumen: 100nF für Full-Speed, 1nF und kleiner für
High-Speed. Ein Blick in den Impedanzverlauf des Teils hilft. Es sollte
im relevanten Frequenzbereich niederohmig sein, bei der Betrachtung aber
die Harmonischen nicht vergessen.
So jetzt habe ich 1nF direkt neben den Vias platziert. Das sollte dann
hoffentlich funktionieren, ich kann das überhaupt nicht testen (außer
anstöpseln & hoffen).
Heute ist noch ein anderes Problem aufgetaucht.
Ich möchte evtl. einen anderen Fertiger nehmen, die verwenden aber ein
geringfügig anderes Material.
Laut dem Saturn PCB Kit müsste ich die USB Bahnen dann etwas schmäler
machen:
OSH Park: 6mil Abstand, 9mil Breite
Elecrow: 6mil Abstand, 8mil Breite
Oder die Impedanz wäre ca. 5 Ohm niedriger.
Ist das kritisch, bzw. sollte ich das Layout nochmal anpassen?
Das ist zwar theoretisch alles schön, aber für USB2.0 musst du keinen
solchen Aufwand treiben. Das ist ziemlich robust. Ob die Leitungen am
Ende 90 Ohm, oder 75 haben ist nicht sonderlich kritisch, der Fertiger
wird sowieso +/- 10% fertigen.
USB ist ja noch relativ langsam, solange du also nur sehr kurze Strecken
damit bedienst (< 10cm ca.) sollte das kein Problem sein. Ein
Lagenwechsel oder gar Serienwiderstände sind viel größere Störer als
eine falsch angepasste Leitung.
Natürlich wird dies mit zunehmender Signalgeschwindigkeit, und sich
damit verkleinerndem Signalauge, kritischer, daher gilt das gesagte nur
für USB 1.1-2.0.
USB 1.1 funktioniert sogar mit Fädeldraht. (ca. 3cm auf bestehender
Platine problemlos)
Tr schrieb:> Oder die Impedanz wäre ca. 5 Ohm niedriger.
So genau kriegst du das sowieso nicht hin, es sei denn, du bestellst
kontrollierte Impedanz - aber das willst du nicht bezahlen.
Wenn du das selber rechnest und nicht der Fertiger, musst du mit +- 10%
schon sehr zufrieden sein. Vorausgesetzt, du hast überhaupt alles
richtig gerechnet, und die richtigen Daten verwendet. Übrigens gehen da
nicht nur die Leiterbahnen ein, sondern auch die Dickentoleranzen des
Materials.
Georg
Danke euch! Jetzt mache ich mir weniger Sorgen :)
Da soll später USB 2.0 High Speed (480) drüber laufen. Außerdem ist noch
100MBit Ethernet nebendran auf der Platine.
Die längste Strecke Anschluss <-> Chip sind 35mm.
Ich habe ein Bild von der aktuellen Version angehangen (wieder vergessen
den Cursor auszublenden). Außerdem noch hervorgehoben der 1nF Kerko, die
Vias gehen zu den 5V & GND Lagen unten drunter (ausgeblendet).
Oben links ist ein Quarz mit ca. 1,5mm Abstand und einer kleinen
Massefläche.
Georg schrieb:> Vorausgesetzt, du hast überhaupt alles richtig gerechnet
Hoffentlich... Ich habe die Daten von OSH Park genommen. (FR408 mit Er
3,6, 6,7mil Prepreg, 1oz Kupfer)
Im Saturn PCB Kit komme ich dann mit 9mil/6mil gut hin, "manuell" habe
ich das jetzt nicht gerechnet.
Tr schrieb:> Ich habe die Daten von OSH Park genommen. (FR408 mit Er> 3,6, 6,7mil Prepreg, 1oz Kupfer)
Nur zur Warnung: die meisten FR4-Varianten haben Er 4,2..4,4.
Georg
Tr schrieb:> Ich habe die Daten von OSH Park genommen. (FR408 mit Er> 3,6, 6,7mil Prepreg, 1oz Kupfer)
Noch zur Warnung: ein Prepreg mit 6,7 mil ergibt keineswegs einen
Lagenabstand von 6,7 mil. Überhaupt ist es genauer, die Impedanz durch
einen core zu definieren.
Georg
