2-layer USB 2.0 การกำหนดเส้นทางความเร็วสูง

ก่อนปิด:

• นี่เป็นโปรเจ็กต์งานอดิเรกแบบครั้งเดียว (หรือสองครั้ง) ไม่มีอะไรจริงจังมากขึ้น ถ้านี่เป็นการออกแบบเชิงพาณิชย์ฉันจะไป 4 ชั้นพร้อมกัน (แม้ว่าฉันจะไม่ได้ออกแบบโครงการในตอนแรก)
• การทำเลเยอร์ 4 ชั้นเป็นที่ยอมรับได้ก็ต่อเมื่อจำเป็นเท่านั้น บอร์ดดังกล่าวมีราคาอย่างน้อยสองเท่าในปริมาณเหล่านี้และ PCB แบบ 2 ชั้นยังมีราคามากกว่าส่วนประกอบที่รวมกัน
• เป้าหมายคือการส่งสัญญาณ USB 2.0 ซึ่งส่วนใหญ่ไม่เป็นอันตรายระหว่างตัวเชื่อมต่อสองตัว (USB-B ถึง USB-A หญิงทั้งสอง) ไม่มีอะไรมาก PCB ของฉันไม่ได้ใช้สัญญาณจริง

(หากจุดเหล่านี้ย้ายโพสต์ไปยังดินแดน "แคบเกินไป" อย่าลังเลที่จะเพิกเฉยต่อพวกเขา :-)

ดังนั้นคำถามคือ: เป็นไปได้ด้วยผลลัพธ์ที่ยอมรับได้? แน่นอนว่าเป้าหมายหลักคือเพื่อให้สามารถสื่อสารด้วยความเร็วสูง (480 Mbit / s)

ตามข้อมูลจำเพาะของ USB คู่ที่แตกต่างควรมีอิมพิแดนซ์ต่างกันที่ 90 โอห์มและอิมพีแดนซ์ที่มีลักษณะเป็นพื้นถึง 30 โอห์ม อย่างไรก็ตาม USB ดูเหมือนจะทนต่อการละเมิดเล็กน้อย SMSC app note (PDF)ที่กล่าวถึงเค้าโครงเลเยอร์ USB 2.0 PCB 2 ชั้นกล่าวว่าอิมพีแดนซ์แบบปลายเดียวนั้นไม่สำคัญเท่ากับความแตกต่างและยอมรับว่าช่วง "45 ถึง 80 โอห์ม" เป็นที่ยอมรับ

รายละเอียดของคณะกรรมการเป็นทองแดง 1 ออนซ์ด้วย 63 ล้าน FR-4 ในระหว่าง
ตามเครื่องคิดเลขอิมพีแดนซ์ไม่กี่อย่างเช่นอันนี้ (ซึ่งยกเว้นว่าฉันเข้าใจผิดบางอย่างไม่แสดงอิมพิแดนซ์แบบปลายเดียวเช่นกัน) ปรากฏว่าร่องรอย50 ล้านกับระยะห่าง 10 ล้านให้ค่าความแตกต่าง ~ 90 โอห์มและ ~ 80 โอห์ม Z0
(ค่าเหล่านั้นมาจากเครื่องคิดเลข PCB Toolkit ซึ่งให้บริการฟรี แต่ต้องดาวน์โหลด)

ร่องรอยจะเรียงตามความยาว 3 นิ้วและมีแนวโน้มว่าจะอยู่ในรูปตัว U คว่ำลงเพื่อเข้าใกล้ขอบบอร์ดเพื่อที่ฉันจะมีที่ว่างในการกำหนดเส้นทางทุกอย่างอื่น (สัญญาณย่อยย่อย MHz เท่านั้น) โดยไม่ทำให้ระนาบกราวด์ ภายใต้การติดตาม USB

แน่นอนฉันรู้ว่าความพยายามทั้งหมดเป็นบิตบ้า; อย่างไรก็ตามอีกครั้งสำหรับบอร์ดอดิเรกและดูเหมือนว่าจะมีการทำโดย บริษัท ที่จริงจังเช่นกัน
ความเร็วสูงยังคงเกินกว่าฉันเล็กน้อย แต่ส่วนที่เหลือของโครงการนั้นเรียบง่าย ฉันแค่ต้องรับสัญญาณนี้ผ่านทาง PCB และทุกอย่างก็เป็นเค้ก

หากคุณพลาดคำถามหลักคือ: เป็นไปได้ด้วยผลลัพธ์ที่ยอมรับได้หรือไม่
หากมีวิธีการกำหนดเส้นทาง 2 ชั้นที่ดีกว่า (ตัวอย่างบทความสั้น ๆ นี้ใช้การกำหนดเส้นทางท่อนำคลื่น coplanar เพื่อจุดประสงค์นี้) โปรดบอก ฉันไม่สามารถหาข้อมูลได้มากมาย (ทั้งรายละเอียดและเข้าใจได้ แต่ไม่มีรายละเอียดหรือสมการ / เครื่องคำนวณกล่าวถึง)

การสรุปความคิดเห็นเป็นคำตอบ :

ข้อกำหนดสำหรับเค้าโครง PCB สำหรับการส่งผ่านระหว่างตัวเชื่อมต่อ USB2.0 A และ B บน PCB ส่วนที่เหลือของวงจรบน PCB ไม่โต้ตอบกับเส้นทางสัญญาณ USB

วิธีแก้ปัญหาที่แนะนำ :

โดยการเปลี่ยนการจัดเรียงทางกายภาพของทั้งสองซ็อกเก็ตให้อยู่ใกล้กันมากกว่าที่ด้านตรงข้ามของบอร์ดตามที่ได้เห็นภาพความยาวของสัญญาณติดตามและความกังวลเกี่ยวกับเอฟเฟกต์การส่งสัญญาณจะลดลง

เพิ่มเติมโดยการตั้งค่าการเชื่อมต่อทั้งสองที่มุมขวาซึ่งกันและกันที่มุมหนึ่งของพื้นที่คณะกรรมการความต้องการที่จะออกจากพื้นที่ระหว่างพวกเขาเพื่อให้สายเคเบิลที่จะเสียบเข้าได้รับการแก้ไข: สายเคเบิลจะเชื่อมต่อตามขอบที่แตกต่างกัน คณะกรรมการและจะไม่สัมผัสกัน

สิ่งนี้ช่วยให้การกำหนดเส้นทางง่ายขึ้นเช่นกัน:

• คำแนะนำสำหรับเส้นทางสัญญาณความยาวเท่ากันได้รับการแก้ไขโดยเนื้อแท้
• การจัดเรียงไม่รบกวนส่วนที่เหลือของเค้าโครง PCB เนื่องจากปิดในมุม
• ด้วยความยาวร่องรอยขนาดเล็กที่ระบุไว้สายการส่งสัญญาณและเอฟเฟกต์เสาอากาศจึงไม่สามารถใช้กับการส่งผ่าน USB 2.0 ความเร็วสูงได้

(ตามที่โพสต์โดย OP)

ข้อกังวลที่อาจต้องกล่าวถึง :

• ความทนทานทางกายภาพของ PCB เพื่อรับมือกับความเครียดของการแทรกสายซ้ำ - การติดตั้งสลักเกลียวที่มุมระหว่างตัวเชื่อมต่อควรระบุสิ่งนี้
• ความยาวรวมของสายเคเบิล USB ที่มีประสิทธิภาพการเพิ่มสายเคเบิลด้าน A และด้าน B อาจเกินความยาวสายเคเบิล USB สูงสุด ส่วน PCB สั้น ๆ จะทำหน้าที่เป็นเพียงส่วนเสริมของสายเคเบิล
• โซลูชั่นที่สร้างสรรค์ที่จำเป็นสำหรับการชกมวยบอร์ดอย่างเหมาะสมด้วยการเชื่อมต่อที่มุม