Quanti pin di terra e di alimentazione devono avere un connettore?


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Sto progettando una scheda figlia per un progetto. Ci sono 35 pin I / O che devono andare sulla scheda. Come posso determinare il numero di terra e pin di alimentazione da includere? Come posso determinare il posizionamento di quei pin in tutto il connettore?

So che qualcosa del genere sarebbe male, come mi è stato detto:

P IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO
G G  IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO

Immagino che qualcosa del genere non sia molto meglio:

P IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO G
G G  IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO P

La scheda è per un microprocessore, vado da una breadboard a un PCB e sto cercando di imparare mentre vado :)

23 pin sono linee di indirizzo, 8 linee di dati e 4 linee di segnale (lettura, scrittura, chip abilitato e direzione). Non c'è nessuna linea di clock su questa scheda ma ce ne potrebbero essere altre che farò. Il clock del microprocessore sarà di 50 MHz o inferiore, fino a <1 MHz. Il connettore stesso sarà un pin standard da 1 ".


Qual è la lunghezza prevista del cablaggio e le specifiche IO del processore (tempo di salita e discesa)?
Krunal Desai,

@KrunalDesai - Ad essere sincero, non mi aspettavo che tutto ciò importasse :) il tempo di salita / discesa è di 5 ns. Sto programmando che si tratti di un'intestazione maschio con 2 file di piedini a una distanza di 1 "da collegare direttamente a un'intestazione femmina sulla scheda principale. Anche se ho potuto vedere anche i vantaggi di un cavo a nastro da 2-3
cm

Più terreno è meglio, ma ho un progetto Beaglebone Black che funziona a quasi 50 MHz, con il modello di pin simile al tuo primo diagramma (0,1 "header) ed è completamente funzionale. Tuttavia, non sono stati testati EMC. Molti sistemi con questo tipo di data rate funziona bene solo con un numero limitato di pin di massa
The Photon,

Ah, questo è board to board. È probabile che con 5 n tempi di salita / discesa non dovrai preoccuparti degli effetti della linea di trasmissione. Samtec realizza alcuni connettori scheda-scheda che hanno grandi pale solide per trasportare potenza / terra, circondate da coppie di segnali e pin. Ti farebbe abbastanza bene.
Krunal Desai,

+! segnale e gnd dovrebbero essere vicini. Il potere pensa che sia a terra se il bypass è buono.
Autistico

Risposte:


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C'è un ottimo libro di Henry Ott che ne parla - sfortunatamente sono in vacanza, quindi non posso fare una foto del diagramma pertinente. Il libro è Ingegneria della compatibilità elettromagnetica .

Ecco alcuni punti rapidi però:

  • dal punto di vista dell'alimentazione DC, quanta corrente richiede il tuo dispositivo? Guarda la valutazione di ciascun conduttore, declassa se necessario per darti margine e scegli di conseguenza il numero di pin di alimentazione. Ricorda che hai bisogno di potenza 1: 1 a terra.
  • da un AC POV, si desidera ridurre al minimo l'area di ritorno del loop di tutti i segnali. Volete che ogni segnale abbia il proprio GND / return immediatamente adiacente - due schemi per fare questo:

SGGSGGSGGSGGS (una-due terra per segnale, nessun segnale adiacente)

GSSGSSGSSGSSG (ancora una terra per segnale, utilizzo più efficiente dello spazio).

L'idea è di ridurre al minimo il crosstalk e le emissioni irradiate. Mentre DC segue il percorso di minor resistenza, AC segue il percorso di minima impedenza . In questo caso, fornire un percorso di ritorno immediatamente adiacente a un segnale contribuirà a ridurre al minimo le dimensioni del circuito di corrente complessivo, riducendo le emissioni irradiate.

Inoltre, sono tutti single-ended? Differenziale? Frequenza del segnale prevista? Tassi limite previsti ?


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Questo è un buon consiglio Più veloce è la velocità del segnale, più lungo è il cavo, più grandi sono le schede, più importante è farlo esattamente in questo modo. Quindi se hai un'interconnessione scheda-scheda (senza cavo), con segnali a bassa velocità, puoi imbrogliare un po '. L'altro consiglio che ho è che dovresti considerare se alcuni segnali sono segnali di aggressore (come orologi) o segnali di vittima (segnali analogici che hanno una terminazione ad alta impedenza). Dovresti tenere gli aggressori lontani dalle vittime nel pinout e separati da GND. In bocca al lupo!
mkeith,

Il tuo primo modello è di 2 motivi per segnale. Una terra per segnale sarebbe GSGSGSGSGS.
WhatRoughBeast,

Oops, sì - lo modificherò per riflettere ciò che intendevo dire che non erano segnali adiacenti, almeno una massa per segnale.
Krunal Desai,

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È forse utile chiarire se questo schema deve essere seguito sul connettore o sul cavo. Ad esempio, i cavi FFC corrisponderanno al connettore 1: 1; ma i segnali del connettore del cavo piatto sono interlacciati per riga. Dalla mia comprensione, è importante come il segnale viaggia attraverso il cavo.
Hans,

Concordato: aggiornerò la mia risposta con gli schemi pertinenti per i cavi FFC / a nastro. L'intento è che questo schema corrisponda al cavo, ad es. Su un cavo piatto, ogni filo di segnale avrà almeno un filo di ritorno adiacente ad esso.
Krunal Desai,

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Per le connessioni dirette scheda-scheda, in genere immagino che fintanto che ciascun segnale è adiacente ad almeno una terra (anche in diagonale), l'area del circuito è sufficientemente ridotta per buone prestazioni EMC. Di solito finisco con qualcosa di simile su un connettore a 2 file:

S  S  S  S  S  S  S  S  S  S  S
G  S  G  S  G  S  G  S  G  S  G

o anche:

S  S  S  G  S  S  S  G  S  S  S
S  G  S  S  S  G  S  S  S  G  S

Nel complesso, entrambi gli schemi sono circa tre segnali per ogni terreno. Quattro i tuoi 35 segnali I / O, avrei circa 12 motivi e utilizzerei un connettore a 48 o 50 pin. Alcuni dei motivi possono essere sostituiti con pin di alimentazione purché vi sia un buon disaccoppiamento tra alimentazione e terra su entrambe le schede.


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Oh, non ho pensato alle diagonali - ha perfettamente senso. Sarei curioso di quantificare il funzionamento delle diagonali, ma comprerei che offre anche buone prestazioni EMC.
Krunal Desai il
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