Comprimento do par diferencial USB

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Estou roteando uma PCB que usa uma conexão USB. Os traços do par diferencial estão a 10 mil de distância um do outro e têm cerca de 1 mm de comprimento. Isso vai ser um problema? Qual é a diferença máxima recomendada em comprimento e a distância mínima entre eles?

usb high-speed differential mFeinstein
fonte
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Que velocidade (s) você precisa suportar?
Dave Tweed
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Já postei isso antes, mas não consigo encontrá-lo. Nesta postagem do blog, você encontra um segundo nano para download (no vácuo): blog.jgc.org/2012/10/a-downloadable-nanosecond.html . Um nanossegundo implica 1GHz.
jippie
USB 2.0 velocidade total ou alta velocidade?
Turbo J
@TurboJ USB 2.0 Full Speed
mFeinstein
Quanto tempo são os traços? Se for muito curto, você realmente não precisa se preocupar com impedância ou combinação de nada. Uma boa regra geral é que, se o comprimento de onda (período) dos bits for 12x mais longo que o seu traço, não será necessário se preocupar com nada.
Michael Fox

Respostas:

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Embora o comprimento e a impedância sejam importantes, o diferencial de comprimento de 1 mm não afetará o desempenho do seu sistema de maneira alguma, mesmo para USB 2.0 de alta velocidade.

A partir da especificação USB:

7.1.3 Inclinação do cabo
A inclinação máxima introduzida pelo cabo entre o par de sinalização diferencial (ou seja, D + e D- (TSKEW)) deve ser menor que 100 ps e é medida conforme descrito na Seção 6.7.

Assumindo uma velocidade de propagação perfeita (ou seja, C, a velocidade da luz), um comprimento diferencial de ~ 2,99 cm produziria uma inclinação de 100 ps. Como tal, o seu diferencial de comprimento de rastreamento de 1 mm não será um problema.

Adicionado: em uma PCB real, seus sinais viajam mais lentamente que a velocidade da luz. Para uma linha (camada interna), você divide a velocidade da luz no vácuo pela raiz quadrada da constante dielétrica relativa (e_r). Então, cerca de meia velocidade. Isso significa que os 100ps são mais parecidos com 15mm. Para as camadas externas, a velocidade é um pouco maior (cerca de 10%).

Connor Wolf
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Adicionado um pouco sobre a velocidade de propagação em uma PCB real.
Rolf Ostergaard 26/10
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@RolfOstergaard - essa realmente deve ser sua própria resposta, não uma edição.
Chris Stratton
@ ChrisStratton Bem ... ConnorWolf me venceu quando ele forneceu uma resposta decente que já foi aceita. Então o melhor que pude fazer foi torná-lo um pouco mais útil para aqueles que não vivem no vácuo :-) Espero que esteja tudo bem?
Rolf Ostergaard
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Não, não é. Você não pode usar uma edição para inserir suas próprias idéias distintas na resposta já aceita e altamente votada de outra pessoa. Se você quiser apontar um problema com uma resposta, faça-o em um comentário. Ou você publica sua própria alternativa, que é avaliada separadamente com seu próprio voto.
Chris Stratton
Para ser sincero, isso não me incomodou muito, mas acho que sou eu quem mais me beneficia. Eu provavelmente deveria ter pesquisado as velocidades reais de propagação de PCB na minha resposta original.
Connor Lobo
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Não é a distância, por si só, que importa. É a impedância da linha de tira ou micro-tira que importa. Use qualquer calculadora no seu software CAD ou on-line para obter um diferencial de 90 ohm. A impedância depende do espaçamento dos traços e sua altura acima do plano do solo. Uma calculadora de amostra está na eeweb .

A diferença de 1 mm é boa, a menos que você esteja executando o SuperSpeed ​​USB 3.0.

Brian Carlton
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Você sabe como fazer isso no Altium?
MFeinstein
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@mFeinstein - especifique o par D + / D- como linhas diferenciais no esquema, e no editor de PCB defina as regras para pares diferenciais. Você pode especificar a distância desacoplada máxima, impedância nominal e diferencial de comprimento máximo.
Connor Lobo
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@mFeinstein - Documentação da Altium sobre pares de diferenças de roteamento: wiki.altium.com/display/ADOH/…
Connor Wolf
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O fator mais importante no roteamento do par de diferenças no USB é a impedância. Isso não está relacionado ao comprimento, mas à geometria dos traços que respeitam um ao outro e à placa.

Uma boa referência sobre isso para USB é feita pela Intel:

Diretrizes de design de USB de alta velocidade

Excerto:

3.4 Correspondência de comprimento de rastreamento USB de alta velocidade

Use as seguintes diretrizes de correspondência de comprimento de rastreio.

Os traços do par de sinal USB de alta velocidade devem corresponder ao comprimento do traço. A incompatibilidade máxima do comprimento do traço entre os pares de sinais USB de alta velocidade (como DM1 e DP1) não deve ser superior a 150 mils.

Gustavo Litovsky
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Da experiência anterior, o USB 2.0 de velocidade total (12Mbps) pode sobreviver a uma diferença de 1 mm (é um tipo necessário para a pegada do conector USB-B, pelo que me lembro).

2.0 High Speed ​​e 3.0 podem / serão diferentes / mais temperamentais.

CoderTao
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