Quantos pinos de terra e de alimentação há em um conector?

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Estou projetando uma placa filha para um projeto. Existem 35 pinos de E / S que precisam ir para a placa. Como determino o número de pinos de aterramento e de alimentação a serem incluídos? Como determino o posicionamento desses pinos em todo o conector?

Eu sei que algo assim seria ruim, como me disseram:

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

Acho que algo assim não é muito melhor:

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

A placa é para um microprocessador, vou de uma placa de ensaio para uma placa de circuito impresso e estou tentando aprender à medida que vou :)

23 pinos são linhas de endereço, 8 linhas de dados e 4 linhas de sinal (leitura, gravação, chip ativado e direção). Não há linha de relógio neste quadro, mas pode haver outros que eu farei. O relógio do microprocessador será de 50 MHz ou menos, até <1 MHz. O conector em si será um pinos padrão de 1 ".

Justin808
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Qual é o comprimento esperado do chicote e as especificações de E / S do processador (tempo de subida e descida)?
precisa
@KrunalDesai - Para ser sincero, não esperava que tudo isso importasse :) o tempo de subida / descida é de 5ns. Estou planejando que este seja um cabeçalho macho de 2 linhas de pinos com espaçamento de 1 "para conectar diretamente a um cabeçalho fêmea na placa principal. Embora eu também pudesse ver o benefício de um cabo de fita de 2-3cm.
Justin808
Mais terreno é melhor, mas eu tenho um projeto Beaglebone Black que roda perto de 50 MHz, com o padrão de pinos semelhante ao seu primeiro diagrama (cabeçalhos de 0,1 ") e é totalmente funcional. Ainda não testei a EMC. Muitos sistemas com esse tipo de taxa de dados funciona bem com apenas um número limitado de pinos de aterramento.
The Photon
Ah, isso é conselho a bordo. Provavelmente, com tempos de subida / queda de 5ns, você não precisará se preocupar com os efeitos da linha de transmissão. A Samtec faz alguns bons conectores placa-a-placa que possuem grandes lâminas sólidas para transportar energia / terra, cercadas por pares e pinos de sinal. Isso faria você muito bem.
precisa
+! o sinal e os GNDs devem estar próximos. A Power acha que está aterrado se o desvio for bom.
Autistic

Respostas:

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Há um ótimo livro de Henry Ott que cobre isso - infelizmente estou de férias, então não posso tirar uma foto do diagrama relevante. O livro é Engenharia de compatibilidade eletromagnética .

Aqui estão alguns pontos rápidos:

  • do ponto de vista de energia CC, quanta corrente o seu dispositivo precisa? Observe a classificação de cada condutor, diminua a taxa, se necessário, para obter uma margem e escolha o número de pinos de força. Lembre-se de que você precisa de energia 1: 1 para aterrar.
  • de um POV CA, você deseja minimizar a área de retorno do loop de todos os seus sinais. Você deseja que cada sinal tenha seu próprio GND / retorno imediatamente adjacente - dois esquemas para fazer isso:

SGGSGGSGGSGGS (um a dois terra por sinal, sem sinais adjacentes)

GSSGSSGSSGSSG (ainda uma terra por sinal, utilização mais eficiente do espaço).

A idéia é minimizar as emissões de diafonia e radiação. Enquanto DC segue o caminho de menor resistência, AC segue o caminho de menor impedância . Nesse caso, fornecer um caminho de retorno imediatamente adjacente a um sinal ajudará a minimizar o tamanho do circuito geral de corrente, reduzindo suas emissões irradiadas.

Além disso, todos estes são de extremidade única? Diferencial? Taxa de sinal esperada? Taxas de borda esperadas ?

Krunal Desai
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Este é um bom conselho. Quanto mais rápida a taxa de sinal, maior o cabo, maiores as placas, mais importante é fazê-lo exatamente dessa maneira. Portanto, se você tiver uma interconexão placa a placa (sem cabo), com sinais de baixa velocidade, poderá trapacear um pouco. O outro conselho que tenho é que você deve considerar se alguns sinais são agressores (como relógios) ou sinais de vítima (sinais analógicos com terminação de alta impedância). Você deve manter os agressores afastados das vítimas na pinagem e separados por GND. Boa sorte!
mkeith
Seu primeiro padrão é de 2 motivos por sinal. Um terra por sinal seria GSGSGSGSGS.
WhatRoughBeast
Opa, sim - vou editar isso para refletir o que eu realmente quis dizer que não havia sinais adjacentes, pelo menos um terra por sinal.
precisa
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Talvez seja benéfico deixar claro se esse padrão deve ser seguido no conector ou no cabo. Por exemplo, os cabos FFC corresponderão ao conector 1: 1; mas os sinais do conector do cabo de fita são intercalados por linha. Pelo meu entendimento, como o sinal viaja através do cabo é importante.
Hans
Concordado - atualizarei minha resposta com os diagramas relevantes para cabos FFC / fita. A intenção é que esse esquema seja compatível com o cabo, por exemplo, em um cabo de fita, cada fio de sinal terá pelo menos um fio de retorno adjacente a ele.
precisa
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Para conexões diretas placa a placa, geralmente deduzo que, enquanto cada sinal é adjacente a pelo menos um terra (inclusive na diagonal), a área do loop é minimizada o suficiente para um bom desempenho EMC. Normalmente, acabo com algo assim em um conector de 2 linhas:

S  S  S  S  S  S  S  S  S  S  S
G  S  G  S  G  S  G  S  G  S  G

ou até:

S  S  S  G  S  S  S  G  S  S  S
S  G  S  S  S  G  S  S  S  G  S

No geral, qualquer esquema é de aproximadamente três sinais para cada terra. Quatro sinais de 35 E / S, eu teria cerca de 12 aterramentos e usaria um conector de 48 ou 50 pinos. Algumas das terras podem ser substituídas por pinos de energia, desde que haja uma boa separação entre a energia e o terra nas duas placas.

Dave Tweed
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Ah, não pensei em diagonais - isso faz todo o sentido. Eu ficaria curioso para quantificar o quão bem as diagonais funcionam, mas eu compraria que ele também oferece um bom desempenho EMC.
Krunal Desai