Probleme beim Routen von USB-C Buchse

[Heinz (Gast)]

Hallo zusammen,

ich bin gerade dabei eine Platine mit einer USB-C Buchse für die Nutzung 
mit USB2.0 High-Speed mit KiCAD zu entwerfen.

Das Thema Hochfrequenzdatenübertragung ist für mich noch recht neu und 
ich habe mir deshalb ein paar Layout Guidelines durchgelesen.

Wenn ich das Ganze richtig verstehe, sollte man
- auf VIAS verzichten bzw. die Anzahl möglichst gering halten
- die Plus und Minus Leitung sollten möglichst gleich lang sein
- möglichst keine Stubs
- die Leiterbahnen sollten immer im zusammen verlaufen

Nun stehe ich jedoch vor dem Problem, dass ich beim Routen der USB-C 
Buchse diese Vorgaben nicht einhalten kann, da die Buchse vom Pinout 
sehr ungünstig konstruiert ist wie ich finde (laut Hersteller aber 
USB2.0 High-Speed tauglich).

Wie ist die beste Variante um die beiden P und N Kanäle zusammen zu 
führen?

Meiner Meinung nach bekomme ich je nach dem in welcher Ausrichtung ich 
den USB Stecker stecke entweder einen Stub oder die Leiterbahnlänge 
weicht einige mm voneinander ab.

Anbei einmal ein Bild, wie mein aktueller Versuch aussieht.

Gruß
Heinz

[Achim M. (minifloat)]

Heinz schrieb:
> Wie ist die beste Variante um die beiden P und N Kanäle zusammen zu
> führen?

Sind die beiden P bzw. N nicht schon im Stecker zusammen angeschlossen? 
Dann brauchst du nur ein Paar zu kontaktieren.

Ich denke, dass der Stub nicht viel ausmacht. Wie wäre es, die zweite 
P-Leitung ebenfalls hinten rum kommen zu lassen?

       | |
       | |
   N P P N
   | '-' |
   '-----'

mfg mf

[Heinz (Gast)]

Hallo Achim,

vielen Dank für deine Antwort.
Ob sie in den Standard USB-Leitungen schon zusammengeschlossen sind weiß 
ich leider nicht. Die Vermutung hatte ich vorhin auch schon - hab aber 
leider nur gegenteiliges bei Google dazu gefunden (USB-C Cable 
Schematic).

In der Buchse sind sie leider laut Datenblatt nicht zusammengeführt.

Dein Vorschlag hatte ich tatsächlich vorher auch schon einmal genau so 
umgesetzt. Bin im Endeffekt aber davon abgekommen, da der linke N und 
der linke P im Stecker auf der jeweils gegenüberliegenden Seite liegen 
und dementsprechend nicht als Paar zusammengehören.

N(A) - P(B) - P(A) - N(B)

-> A Steht in dem Fall für die eine Steckerseite und B für die zweite.

Gruß
Heinz

[Gustl B. (gustl_b)]

Welche Buchse ist das genau?

Ich kenne nur welche mit N P N P.

Aber ja, du kannst die N und die P untereinander verbinden. 
Funktioniert.

[Heinz (Gast)]

Hallo Gustl B.,

bei der Buchse handelt es sich um die DX07S016JA3 von JAE.

Gruß
Heinz

[Georg (Gast)]

Heinz schrieb:
> - die Leiterbahnen sollten immer im zusammen verlaufen

Um genau zu sein, sie müssen als Differential Pair geroutet sein, also 
überall den gleichen Abstand haben, der für die gewünschte Impedanz 
berechnet wurde. Man kann davon ausgehen dass das rein manuell kaum zu 
machen ist (z.B. bei Routen im 45 Grad Winkel), das Layoutsystem sollte 
diff pairs kennen und verwenden.

Nur so am Rande. Ich halte den gezeichneten Längenunterschied auch für 
tolerierbar.

Georg

[Gustl B. (gustl_b)]

Heinz schrieb:
> bei der Buchse handelt es sich um die DX07S016JA3 von JAE.

Die gefällt mir, schön! Was noch schick wäre wenn du irgendwann 
berichtest wie gut der Kontakt ist. Also kann man den Stecker in der 
Buchse mit wenig Kraft wackeln und verliert dabei USB oder die 
Versorgungsleitung den Kontakt.

[Heinz (Gast)]

Hallo Georg,

erst einmal vielen Dank für deine Antwort!
Natürlich habe ich die Verbindung als Differential Pair geroutet und 
auch die Leiterbahnlängen an den Punkten wo Längenunterschiede auftreten 
möglichst nah über Serpentinen korrigiert.

Der Längenunterschied des Diff-Pairs bei Verwendung der B-Seite am USB-C 
Stecker dürfte wie in meinem Bild im 1. Posting so ca. 4-5mm betragen.
Bei Verwendung der A-Seite bin ich bei 0,5mm differenz.

Als Alternative könnte ich von der B-Seite die P-Line noch durch ein Via 
auf die Rückseite führen um den Längenunterschied auszugleichen. Hier 
stellt sich nur die Frage - ist der Längenunterschied das geringere Übel 
oder die 2 Vias + Wechsel von Ground auf Powerplane.

Ich vermute, dass ihr Recht haben werdet und die paar mm bei 240MHz noch 
nicht all zu tragisch sein werden.

@Gustl B. : Ich fand ihn aus sehr schön. Habe für mein Projekt nach 
einer USB-C Buchse gesucht, die eine reduzierte Pin Anzahl hat und sich 
noch im Notfall per Hand löten lassen würde :).
Sobald ich die Buchsen hier habe, werde ich mal berichten ob man sie 
guten Gewissens weiterempfehlen kann.

Gruß
Heinz

[Mampf F. (mampf)]

Oh ... entweder ist meine USB-C Buchse falsch oder deine ...

Ich tippe auf deine^^

*edit*: (a7 b6 ist bei dir vertauscht - ich verwende Footprints von 
KiCad, bei denen mir versichert wurde, dass sie korrekt sind und schon 
von Leuten benutzt wurden.)

*edit2*: Hab das Datenblatt des Herstellers gecheckt - da passt das 
Pinning mit meinem überein - muss also bei dir falsch sein.

[Gustl B. (-gb-)]

Mampf F. schrieb:
> Oh ... entweder ist meine USB-C Buchse falsch oder deine ...

Das dachte ich auch (-:

Gustl B. schrieb:
> Welche Buchse ist das genau?
>
> Ich kenne nur welche mit N P N P.

[Mampf F. (mampf)]

Gustl B. schrieb:
> Mampf F. schrieb:
>> Oh ... entweder ist meine USB-C Buchse falsch oder deine ...
>
> Das dachte ich auch (-:
>
> Gustl B. schrieb:
>> Welche Buchse ist das genau?
>>
>> Ich kenne nur welche mit N P N P.

Das ist ja witzig ... puh, da muss man ja echt aufpassen, was man für 
USB-C Buchsen kauft!

[Georg (Gast)]

Mampf F. schrieb:
> puh, da muss man ja echt aufpassen, was man für
> USB-C Buchsen kauft!

Das ist ja nicht ganz neu. Selbst die Footprints von uralten 
SubD-Steckern sind nicht austauschbar, bzw. höchstens mal zufällig.

Georg