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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