Calcoli dell'impedenza di traccia USB, con resistori di terminazione

Sto progettando un PCB con un microcontrollore Renesas RZ-A1 e voglio verificare che sto eseguendo correttamente le mie tracce D + e D USB.

Questa nota applicativa di Fairchild , che è uno dei migliori risultati di Google, afferma che l'impedenza single-end D + e D-trace dovrebbe essere di 45 ohm.

Utilizzando il calcolatore di impedenza Microscrip EEWeb , trovo che con 1 oz / ft ^ 2 di rame e un'altezza del substrato di 0,08 mm , la mia larghezza di traccia dovrebbe essere di 0,17 mm per raggiungere questi 45 ohm.

La nota applicativa di Fairchild afferma inoltre che l'impedenza caratteristica differenziale delle linee D + e D dovrebbe essere di 90 ohm.

Usando il calcolatore dell'impedenza Microstrip Edge EEWeb Edge , trovo che la distanza tra le mie tracce dovrebbe essere di 0,098 mm per raggiungere questo obiettivo.

Sembra giusto?

Parte successiva della domanda - Capisco che i resistori di terminazione in serie sono necessari su D + e D-. La Renesas RZ-A1 ne consiglia 22 ohm. La presenza di questi resistori cambia qualcosa in termini di calcoli sopra? Ad esempio, poiché i resistori stanno già fornendo 22 ohm, dovrei effettivamente puntare a un'impedenza single-ended di 23 ohm piuttosto che a 45 o qualcosa del genere?

domanda 1: questo non sembra giusto

Il valore predefinito Er è 4, ma di solito il valore ER per lo standard FR4 è circa 4.6. Sebbene per questo calcolo sia necessario l'Er efficace poiché la parte superiore della traccia non è incorporata in FR4.

con Er = 4.6, conduttore con = 0,17 mm e altezza dielettrica di 0,08 mm l'Er effettivo è 3,2215. ma il calcolatore EEWeb Edge Coupled Microstrip Impedance non mi dà gli stessi valori del risolutore di campi polari si800 o del toolkit Saturn PCB gratuito .

utilizzare il kit di strumenti Saturn PCB è gratuito e può compensare la placcatura trapezoidale delle tracce e altre variabili del processo di produzione.

domanda 2: l'impedenza di traccia deve essere il più vicino possibile all'impedenza caratteristica del cavo, del connettore e della terminazione sull'estremità del ricevitore. Eventuali discontinuità di impedenza causeranno riflessioni e causeranno il degrado del segnale. Quindi mantenere l'impedenza differenziale di traccia asc perdi il più possibile a 90 ohm l'impedenza a terminazione singola è importante ma non così importante perché nel cavo i segnali vengono trasportati in una coppia differenziale. le resistenze di terminazione serie vengono utilizzate per 4 motivi principali.

1. Per ridurre l'IME questo è se il prodotto sarà approvato CE.
2. Per assorbire riflessi quasi finali come quelli causati dal connettore.
3. Per controllare / ridurre il livello del segnale nell'estremità del ricevitore perché ci sono limiti di tensione massima del convertitore nel test di conformità HS-USB.
4. Per migliorare grossolanamente la protezione ESD (quando il sistema necessita di una migliore protezione ESD dovrebbe essere usato un dispositivo di bloccaggio adeguato a bassa capacità)

L'unico effetto indesiderato è l'aumento della velocità di risposta, ma la raccomandazione del produttore di solito ne tiene conto.

Come esempio dell'utilizzo dei resistori serie per migliorare la conformità, vedere la figura seguente. Sebbene il diagramma degli occhi sia perfetto, il pacchetto di tettarelle non è riuscito perché ha oltrepassato i confini, come indicato dai 3 punti rossi nella parte inferiore destra della finestra di confine del modello. questo perché c'è qualche superamento. Le resistenze serie possono essere utilizzate in questo caso per ridurre il superamento.

il test passa dopo aver aumentato il valore della resistenza in serie di 10 ohm.

Linee guida:

• Mantenere i resistori di terminazione in serie il più vicino possibile ai cuscinetti del dispositivo di azionamento per un migliore assorbimento dei riflessi dell'estremità vicina.
• Evitare di far funzionare la coppia differenziale su una discontinuità del piano di massa.
• Tenere la coppia differenziale lontana da qualsiasi via, pad o rame nello stesso strato almeno 3 volte l'inclinazione dell'inter-coppia o l'altezza dielettrica, a seconda di quale sia la più grande.
• simula tutto
• se riesci a riutilizzare un progetto che sta già superando la conformità, semplicemente non reinventare la ruota.

Se segui le specifiche e le note dell'app di Mfg otterrai la migliore integrità del segnale. Poiché il FET all'interno di questa classe di chip ha un RdsOn basso (10 ohm) ma una tolleranza più ampia del desiderabile, è necessario aggiungere una serie R ma l'impedenza di traccia dovrebbe essere comunque di 45 ohm + -10%

Si noti che la nota dell'app utilizza 42 Ohm a temperatura ambiente per l'impedenza di uscita del conducente incl. 29 Ohm.ext. Questo dà il loro modello di occhio ottimale per il margine.

Si noti inoltre che se si ridimensiona lo spessore dielettrico, quindi è possibile utilizzare spazi e tracce più grandi. ** Rapporto 2: 1 per la larghezza della carreggiata: lo spessore FR4 è circa a destra. **

Questo perché l'impedenza caratteristica è dovuta a un rapporto fisso se il rapporto induttanza / capacità o il rapporto tra larghezza del binario e spessore della scheda. Lo stesso vale per il diametro coassiale del rapporto segnale / terra. L'induttanza distribuita correlata alle proporzioni del percorso del segnale e della capacità è controllata dagli spazi conduttori.