Calcul de la tolérance de longueur de trace - Conception de circuits imprimés haute vitesse

Je dois interfacer un convertisseur de format vidéo avec un circuit intégré ADC, qui convertit les données analogiques RVB en numérique. La connexion entre cet ADC et le convertisseur est un bus de données de 20 bits qui horloge à environ 170 MHz. Comme j'ai des contraintes de zone PCB, je ne peux pas parfaitement correspondre à la longueur de trace de ce bus de données. J'ai entendu dire qu'il existe des tolérances de longueur de trace adaptées en fonction de la fréquence afin que cela n'endommage pas l'acquisition du signal par la destination.

Ma question est de savoir comment calculer les tolérances de longueur de trace dans une conception de PCB haute vitesse? (en routage de paires différentielles et en routage de bus de données haute vitesse)

La correspondance de longueur concerne le timing, donc si vous voulez savoir à quel point vous devez respecter la longueur, vous devez comprendre le budget de synchronisation de votre interface. Les signaux quitteront votre source et arriveront à destination avec une certaine relation temporelle. Votre récepteur nécessite une certaine relation temporelle entre l'horloge et les données afin d'être garanti de fonctionner correctement. Ceci est généralement défini comme le temps de configuration et de maintien, ou combien de temps avant le front d'horloge vos données doivent être valides, et combien de temps après elles doivent rester valides.

Il y a plusieurs choses dans un système qui rongent ce budget, dont l'une sera votre routage. Parfois, un fabricant vous dira ces informations, d'autres fois, vous devez les dériver des données de synchronisation d'entrée et de sortie de votre émetteur et récepteur. Bien sûr, il est facile de dire simplement que je dois correspondre exactement, car vous n'avez pas à y penser :)

Mais réfléchissons un instant. Vous avez un signal 170Mhz? C'est une période de 5,882 ns. Que se passerait-il si vous acheminiez toutes vos données à moins d'un pouce de l'horloge. Quelle serait la pire différence de temps. Temps de propagation pour une trace de couche supérieure, une microruban est d'environ 150ps / in. Ainsi, une différence de 1 pouce biaisera un signal de données de l'horloge +/- 150ps. Ce n'est vraiment pas mal du tout compte tenu de votre période d'horloge de 5,882 ns. En fait, 170 MHz n'est vraiment pas aussi rapide.

Si vous avez compris le biais de sortie de votre émetteur, et vos temps de configuration et de maintien pour votre récepteur, vous pouvez trouver un nombre pour le délai de routage acceptable. Bien sûr, il existe d'autres facteurs, la gigue d'horloge, l'ISI, etc., mais cela devrait vous donner une bonne idée de ce que vous pouvez faire.

En l'absence de spécification pour la norme de bus ou la synchronisation du récepteur, vous pouvez appliquer une règle empirique telle que le maintien de l'inclinaison à moins de 5% de la période d'horloge. Les signaux sur un PCB FR4 se déplacent à environ la moitié de la vitesse de la lumière, vous voudrez donc faire votre trace la plus longue pas plus de 44 mm de plus que la trace la plus courte. Pas trop compliqué. De préférence, la longueur de la trace d'horloge doit être quelque part entre les deux.

Incidemment, l'intégrité du signal analogique peut être un problème plus important que le numérique dans cette conception. Vous devrez faire attention de ne pas coupler le bruit de commutation des lignes numériques aux signaux d'entrée analogiques. Lisez les conseils d'Henry Ott (en particulier # 4, 8, 9, 10, 17) et achetez de préférence son livre.