Longueur de paire différentielle USB

12

J'achemine un PCB qui utilise une connexion USB. Les traces de paires différentielles sont distantes de 10 mil les unes des autres et ont une longueur d'environ 1 mm. Est-ce que ça va être un problème? Quelle est la différence de longueur maximale recommandée et la distance minimale entre elles?

usb high-speed differential

— mFeinstein
source

1

Quelle (s) vitesse (s) devez-vous prendre en charge?

— Dave Tweed

1

J'ai déjà posté cela, mais je ne le trouve pas. Dans cet article de blog, vous pouvez trouver une nano seconde téléchargeable (sous vide): blog.jgc.org/2012/10/a-downloadable-nanosecond.html . Une nanoseconde implique 1 GHz.

— jippie

USB 2.0 pleine vitesse ou haute vitesse?

— Turbo J

@TurboJ USB 2.0 Full Speed

— mFeinstein

Quelle est la longueur des traces? Si elle est très courte, vous n'avez vraiment pas besoin de vous soucier de l'impédance ou de faire correspondre quoi que ce soit. Une bonne règle de base est que si la longueur d'onde (période) des bits est 12x plus longue que votre trace, alors ne vous inquiétez de rien.

— Michael Fox

20

Bien que la longueur et l'impédance soient toutes deux importantes, un différentiel de longueur de 1 mm n'affectera en rien les performances de votre système, même pour la vitesse USB 2.0 élevée.

De la spécification USB:

7.1.3 Inclinaison du câble
L' inclinaison maximale introduite par le câble entre la paire de signalisation différentielle (c'est-à-dire D + et D- (TSKEW)) doit être inférieure à 100 ps et est mesurée comme décrit dans la section 6.7.

En supposant une vitesse de propagation parfaite (c'est-à-dire C, la vitesse de la lumière), une longueur différentielle d'environ 2,99 cm produirait un biais de 100 ps. En tant que tel, votre différentiel de longueur de trace de 1 mm ne sera pas un problème.

Ajouté: Sur un vrai PCB, vos signaux voyagent plus lentement que la vitesse de la lumière. Pour une stripline (couche interne), vous divisez la vitesse de la lumière dans le vide par la racine carrée de la constante diélectrique relative (e_r). Donc environ la moitié de la vitesse. Cela signifie que le 100ps ressemble plus à 15 mm. Pour les couches externes, la vitesse est légèrement supérieure (environ 10%).

— Connor Wolf
source

Ajout d'un peu de vitesse de propagation sur un vrai PCB.

— Rolf Ostergaard du

1

@RolfOstergaard - cela devrait vraiment être votre propre réponse, pas une modification.

— Chris Stratton

@ChrisStratton Eh bien ... ConnorWolf m'a battu quand il a fourni une réponse décente qui a déjà été acceptée. Donc, le mieux que j'ai pu faire était de le rendre un peu plus utile pour ceux d'entre nous qui ne vivent pas dans le vide :-) J'espère que ça va?

— Rolf Ostergaard du

1

Non ce n'est pas. Vous ne pouvez pas utiliser une modification pour insérer vos propres idées distinctes dans la réponse déjà acceptée et très appréciée de quelqu'un d'autre. Si vous voulez signaler un problème avec une réponse, vous le faites dans un commentaire. Ou vous publiez votre propre alternative qui est évaluée séparément avec son propre vote.

— Chris Stratton

Pour être honnête, cela ne m'a pas dérangé autant, mais je suppose que c'est moi qui en profite le plus. J'aurais probablement dû rechercher les vitesses de propagation réelles des PCB dans ma réponse d'origine.

— Connor Wolf

5

Ce n'est pas la distance en soi qui compte. C'est l'impédance de la ligne de bande ou du microruban qui compte. Utilisez n'importe quelle calculatrice dans votre logiciel de CAO ou en ligne pour obtenir un différentiel de 90 ohms. L'impédance dépend de l'espacement des traces et de leur hauteur au-dessus du plan du sol. Un exemple de calculatrice est sur eeweb .

Une différence de 1 mm est correcte, sauf si vous utilisez SuperSpeed USB 3.0.

— Brian Carlton
source

Savez-vous comment le faire dans Altium?

— mFeinstein

1

@mFeinstein - spécifiez la paire D + / D- comme lignes différentielles dans le schéma, et dans l'éditeur PCB définissez les règles pour les paires différentielles. Vous pouvez spécifier la distance maximale non couplée, l'impédance nominale et la différence de longueur maximale.

— Connor Wolf

1

@mFeinstein - Documentation Altium sur le routage des paires de diff: wiki.altium.com/display/ADOH/…

— Connor Wolf

3

Le facteur le plus important dans le routage de la paire diff en USB est l'impédance. Ceci n'est pas lié à la longueur mais à la géométrie des traces par rapport à l'autre et à la planche.

Une bonne référence à ce sujet pour l'USB est faite par Intel:

Directives de conception USB haute vitesse

Extrait:

3.4 Correspondance de la longueur de trace USB haute vitesse

Utilisez les directives de correspondance de longueur de trace suivantes.

Les traces de paire de signaux USB haute vitesse doivent correspondre à la longueur de la trace. La différence de longueur de trace maximale entre les paires de signaux USB haute vitesse (tels que DM1 et DP1) ne doit pas dépasser 150 mils.

— Gustavo Litovsky
source

2

D'après l'expérience précédente, l'USB 2.0 pleine vitesse (12 Mbps) peut survivre à une différence de 1 mm (c'est un peu nécessaire pour l'empreinte du connecteur USB-B, si je me souviens bien).

2.0 High Speed et 3.0 peuvent / seront différents / plus tempéramentaux.

— CoderTao
source