2 계층 USB 2.0 고속 라우팅


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우선:

  • 이것은 일회성 (또는 2 회) 취미 프로젝트를위한 것이며, 더 심각한 것은 아닙니다. 이 상업 디자인이라면, 나는 (비록 한 번에 4 층을 갈 것 내가 처음에 같은 프로젝트를 설계되지 않을 것이다).
  • 4 층으로가는 것은 정말로 필요한 경우에만 허용됩니다 . 이러한 보드는 이러한 수량에서 최소 두 배의 비용이 들지만 2 층 PCB는 여전히 구성 요소를 결합한 것보다 더 많은 비용이 듭니다.
  • 목표는 두 개의 커넥터 (USB-B-USB-A, 암 (암) 모두) 사이에 거의 무해한 USB 2.0 신호를 전달하는 것입니다. 내 PCB는 실제로 신호를 사용하지 않습니다.

(이 지점이 게시물을 "너무 좁은"영역으로 이동하는 경우 무시하십시오 :-)

따라서 문제는 이것이 가능합니까? 물론 주요 목표는 고속 (480 Mbit / s) 통신을 허용하는 것입니다.

USB 사양에 따라 차동 쌍은 90 옴의 차동 임피던스와 30 옴의 접지 특성 임피던스를 가져야합니다. 그러나 USB는 상당한 악용을 용인하는 것으로 보입니다. 2 계층 USB 2.0 PCB 레이아웃에 대한 SMSC 애플리케이션 노트 (PDF) 에 따르면 단일 종단 임피던스는 차동만큼 중요하지 않으며 "45 ~ 80 ohm"범위가 허용됩니다.

보드 사양은 1 oz 구리이며 63mil FR-4 사이입니다.
것과 같은 몇 가지 임피던스 계산기에 따르면 (내가 무언가를 잘못 이해하지 않으면 단일 종단 임피던스도 표시하지 않습니다), 10 밀 간격의 50 밀 트레이스는 ~ 90 옴 차동과 ~ 80을 나타냅니다 옴 Z0. (이 값은 무료이지만 다운로드가 필요한 Saturn PCB 툴킷 계산기의 값입니다.)

트레이스는 3 인치 정도의 길이이며 보드 가장자리 근처에 거꾸로 뒤집힌 U 자 모양이 될 수 있으므로 접지면을 깨지 않고 다른 모든 것 (서브 -MHz 신호 만)을 라우팅 할 공간이 있습니다. USB 추적에서.

물론 전체 노력이 약간 미쳤다는 것을 알고 있습니다. 그러나 다시, 그것은 취미 보드를위한 것이며 심각한 회사들도 수행 한 것으로 보입니다.
고속은 여전히 ​​저를 약간 뛰어 넘지 만 나머지 프로젝트는 단순합니다. 이 신호를 PCB 전체에 가져와야하며 다른 모든 것은 케이크 한 조각입니다.

당신이 그것을 놓친 경우, 주요 질문은 : 이것이 가능한가?
더 나은 2 계층 라우팅 방법이있는 경우 (예를 들어, 이 짧은 기사 에서는이를 위해 동일 평면 도파관 라우팅을 사용함) 알려주십시오. 나는 이것에 대해 많은 정보 (상세하고 이해할 수 있지만 세부 사항이나 방정식 / 계산기 언급이 없음)를 전혀 찾을 수 없습니다.


보드가 USB 신호를 전혀 사용하지 않는 경우 두 커넥터를 서로 옆에 배치하는 옵션입니까?
Anindo Ghosh

@AnindoGhosh 흠 그래, 나는 그렇게 생각한다! 케이블과 함께 "인라인"으로하는 것이 좋을 것이라고 생각했지만, 이제는 언급 할 필요가 없습니다.
탈출

그런 다음 USB 사양에 따라 커넥터 호흡 공간을 충분히 확보 할 수있을 정도로 가까이 배치하고 짧은 길이 사이에 짧은 지방 자국을 넣습니다. 전체 셋업이 나머지 PCB를 방해하지 않도록 보드 모서리에서 서로 직각으로 배치합니다.
Anindo Ghosh

@AnindoGhosh 핀 사이에 ~ 330 mil의 흔적이 나옵니다. 그들은 여전히 ​​50mil / 10mil 간격입니다. 이와 같은 것 : i.imgur.com/GVy7j.png (물론 VBUS는 라우팅되지 않은 것입니다.) 적어도 500ps의 상승 시간에서 경험에 따르면 전송 선로 효과가 중요한 곳보다 낮을 수 있습니다. .?
탈출

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이 경우 전송 라인 효과는 무시할 수 있습니다. 여전히 우려 할 사항이 있다면 두 개의 포트에 연결 한 두 개의 USB 케이블의 누적 길이가 권장되는 최대 USB 길이를 초과 할 수 있다는 것입니다.
Anindo Ghosh

답변:


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댓글 트레일을 답변으로 요약 :

PCB의 USB2.0 A 및 B 커넥터 간 통과를위한 PCB 레이아웃이 필요합니다. PCB의 나머지 회로는 USB 신호 경로와 상호 작용하지 않습니다.

제안 된 해결책 :

원래 예상 한 바와 같이 보드의 반대쪽이 아니라 두 소켓의 물리적 배열을 서로 가깝게 변경함으로써 신호 추적 길이와 전송 효과 문제가 완화됩니다.

또한, 보드 영역의 한쪽 모서리에서 두 커넥터를 서로 직각으로 설정하여 케이블을 꽂을 수 있도록 공간을 두어야 할 필요성이 해결되었습니다. 서로 접촉하지 않습니다.

이를 통해 라우팅을 단순화 할 수 있습니다.

  • 동일한 길이의 신호 경로에 대한 권장 사항은 본질적으로 다루어집니다
  • 이 배열은 코너에서 떨어져 있기 때문에 나머지 PCB 레이아웃을 방해하지 않습니다.
  • 표시된 작은 트레이스 길이를 사용하면 USB 2.0 고속 전송에서 전송 라인 및 안테나 효과를 무시할 수 있습니다

USB 소켓의 코너 레이아웃 (OP에 의해 게시 됨).


해결해야 할 문제 :

  • 반복되는 케이블 삽입의 응력에 대처하기위한 PCB의 물리적 견고성-커넥터 사이 모서리에있는 장착 볼트가이를 해결해야합니다.
  • A면 및 B면 케이블을 합한 총 USB 케이블 길이는 USB 최대 케이블 길이를 초과 할 수 있습니다. 매우 짧은 PCB 섹션은 단순히 케이블의 연장선 역할을합니다.
  • 코너에 커넥터가있는 보드를 적절하게 포장하는 데 필요한 독창적 인 솔루션.

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두 모서리 접근 방식으로 인해 프로토 타입을 포장하기가 어려울 수 있습니다.
Scott Seidman
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