Tính toán dung sai chiều dài dấu vết - Thiết kế PCB tốc độ cao

Tôi phải giao diện bộ chuyển đổi định dạng video với IC ADC, bộ chuyển đổi dữ liệu tương tự RGB sang kỹ thuật số. Kết nối giữa ADC và Bộ chuyển đổi này là một bus dữ liệu 20 bit có xung nhịp khoảng 170 MHz. Vì tôi có các ràng buộc khu vực PCB, tôi không thể hoàn toàn khớp với chiều dài theo dõi của bus dữ liệu này. Tôi nghe nói rằng có dung sai độ dài dấu vết phù hợp tùy thuộc vào tần số để nó sẽ không làm hỏng tín hiệu thu được bởi điểm đến.

Câu hỏi của tôi là làm thế nào để tính toán dung sai chiều dài theo dõi trong thiết kế PCB tốc độ cao? (trong định tuyến cặp vi sai và định tuyến bus dữ liệu tốc độ cao)

Kết hợp độ dài là về thời gian, vì vậy nếu bạn muốn biết mức độ phù hợp của bạn với độ dài phù hợp, bạn phải hiểu ngân sách thời gian cho giao diện của mình. Tín hiệu sẽ rời khỏi nguồn của bạn và đến đích của bạn với một số mối quan hệ thời gian. Người nhận của bạn yêu cầu một mối quan hệ thời gian nhất định giữa đồng hồ và dữ liệu để được đảm bảo hoạt động chính xác. Điều này thường được định nghĩa là thời gian thiết lập và giữ hoặc khoảng thời gian trước khi cạnh đồng hồ dữ liệu của bạn cần có hiệu lực và bao lâu sau khi nó phải còn hiệu lực.

Có một số thứ trong một hệ thống ăn vào ngân sách này, một trong số đó sẽ là định tuyến của bạn. Đôi khi một nhà sản xuất sẽ cho bạn biết thông tin này, những lần khác bạn phải lấy nó từ dữ liệu thời gian đầu vào và đầu ra của máy phát và máy thu của bạn. Tất nhiên thật dễ dàng để nói tốt, tôi phải khớp chính xác, bởi vì sau đó bạn không cần phải suy nghĩ về nó :)

Nhưng hãy nghĩ về nó trong một phút. Bạn có tín hiệu 170Mhz? Đó là khoảng thời gian 5,882ns. Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn định tuyến tất cả dữ liệu của mình trong vòng một inch. Điều gì sẽ là sự khác biệt thời gian tồi tệ nhất. Thời gian lan truyền cho một dấu vết lớp trên cùng, một microstrip là khoảng 150ps / in. Vì vậy, chênh lệch 1 inch sẽ làm lệch tín hiệu dữ liệu từ xung nhịp +/- 150ps. Điều đó thực sự không tệ chút nào khi xem xét khoảng thời gian đồng hồ 5,882ns của bạn. Trong thực tế 170Mhz thực sự không phải là nhanh.

Nếu bạn hiểu độ lệch đầu ra từ máy phát của bạn, và thời gian thiết lập và giữ cho máy thu của bạn, bạn có thể đưa ra một số cho độ trễ định tuyến chấp nhận được. Tất nhiên còn có các yếu tố khác, jitter đồng hồ, ISI, v.v., nhưng điều này sẽ cho bạn ý tưởng tốt về những gì bạn có thể làm.

Trong trường hợp không có thông số kỹ thuật cho tiêu chuẩn xe buýt hoặc thời gian nhận, bạn có thể áp dụng quy tắc ngón tay cái như giữ độ lệch xuống dưới 5% thời gian của đồng hồ. Tín hiệu trên hành trình PCB FR4 với tốc độ bằng một nửa tốc độ ánh sáng, vì vậy bạn muốn tạo dấu vết dài nhất của mình không dài hơn 44 mm so với dấu vết ngắn nhất. Không quá khó khăn. Tốt hơn là, độ dài của dấu vết đồng hồ nên ở đâu đó ở giữa.

Ngẫu nhiên, tính toàn vẹn tín hiệu tương tự có thể là một vấn đề lớn hơn so với kỹ thuật số trong thiết kế này. Bạn sẽ muốn cẩn thận không chuyển đổi nhiễu từ các đường kỹ thuật số sang tín hiệu đầu vào tương tự. Đọc lời khuyên của Henry Ott (đặc biệt là # 4, 8, 9, 10, 17) và tốt nhất là mua sách của anh ấy.