Quão crítico é o layout das linhas de dados USB / como é o meu layout?

Estou colocando as linhas de dados USB na minha placa no momento e só estou tentando ter uma idéia do desempenho do meu projeto. Aqui estão os detalhes:

• Placa de 4 camadas (de cima: sinal, terra, planos de energia divididos, sinal)
• cobre interno é 0,5 oz, cobre externo é 1 oz
• o pré-impregnado entre a folha externa e o núcleo tem 7,8 mils de espessura
• traços são 10 mil com espaçamento de par diferencial em 9,7 mils
• O comprimento do traço do pino MCU às tampas paralelas é de cerca de 0,23 polegadas

Pretendo ter um conector USB selado no gabinete do meu dispositivo. O conector que escolhi tem um arranjo de cabeçalho vertical; portanto, tenho uma placa na qual soldo o conector e, entre isso e a placa principal, haverá um cabo de ligação em ponte.

Quanto à impedância diferencial, com base nas especificações acima, acho que devo aterrissar em algum lugar na área de 91 - 92 ohms. É verdade que os traços não ficam uniformemente espaçados o tempo todo, pois eles atravessam as tampas paralelas e os resistores em série antes de bater no conector ... mas tentei o melhor que pude.

Aqui está uma foto do layout da placa até agora:

Como isso parece? O comprimento diferente entre o par de traços é inferior a 5 mils. O que me preocupa é atrapalhar toda essa coisa de impedância diferencial ... e fazer com que o cabo de ligação entre a placa e o conector atrapalhe as coisas.

Supondo que você esteja usando apenas USB de baixa velocidade ou velocidade máxima, você deve ficar bem.

Geralmente, considerações sobre o layout só precisam ser tomadas se você estiver percorrendo longas distâncias (muitas polegadas) ou usando o USB-2.0. Mesmo assim, o USB é surpreendentemente tolerante.

• USB 1.1 ou USB2.0 baixa / velocidade máxima

  • Você realmente não precisa se preocupar. Existem histórias (possivelmente apoctográficas) de pessoas executando USB2.0 de baixa velocidade de 50 pés de cabo CAT-5 . Contanto que você mantenha seus fios de aço alguns centímetros ou menos, eu não me preocuparia.
  • A vantagem mais rápida com a qual você precisará se preocupar em aplicações de velocidade baixa / máxima é de 12 Mhz. Como tal, você não está realmente se aproximando do ponto em que garantir que seus traços / fiação sejam adequadamente alinhados pela transmissão / controlado por impedância é tão importante, pelo menos enquanto suas seções gerais de impedância não controlada forem inferiores a, digamos ~ 6 " .
  • Como eu disse, a maioria dos controladores USB é impressionantemente tolerante com dispositivos USB que estão amplamente fora da especificação. Se isso é algo para produção, eu gastaria o esforço para fazê-lo corretamente (há um cara por aí que tem uma placa-mãe que oferece um encaixe sibilante se algo conectado a ela se desvia das especificações em uma quantidade pequena), mas se é apenas uma placa de teste, eu diria que é só colocá-la em ordem e não se preocupar com isso.

• USB2.0 de alta velocidade.

  • Aqui o layout se torna mais importante. O USB2.0 de alta velocidade possui uma taxa de borda máxima de 480 Mhz. Como tal, até traços curtos começam a se aproximar do comprimento de onda dos dados e, como tal, o controle de impedância adequado se torna importante.
  • Supondo que o pacote EDA tenha opções de roteamento controladas por impedância, basta definir a impedância do par diferencial como ~ 90Ω e você deve ficar bem. Tenha cuidado para garantir um plano de solo contíguo, embora

• USB3.0

  • Então você se odeia?