Через дифференциальные трассы - насколько это плохо?

Я работаю на плате, которая имеет несколько сигналов LVDS 2.5. Все руководства, которые я читал о расположении платы, говорят, что не ставьте переходы между дифференциальными трассами, например, это руководство

В некоторых случаях было бы намного проще распределить дифференциальные пары следующим образом:

Глядя на B5 и B6, они обгоняют площадку питания (с правой стороны рядом с ней), а затем продолжают вместе. Я хотел бы сделать это с помощью нескольких контактных площадок.

Если я этого не сделаю, мне понадобится либо 3 мил трассировки и пространства вместо 5 мил, либо 6-слойная доска вместо 4 слоя. Уч.

Итак, вопрос в том, насколько это плохо на самом деле? Стоит ли ожидать 10 мВ, связанных с линиями LVDS, или 100 мВ?

BGA имеет шаг 1,0 мм, следы расположены на расстоянии 7,7 милей на расстоянии 5 милов друг от друга для разности в 100 Ом (но, вероятно, 5/5 при выходе из BGA). Верхний слой - сигнал, затем заземление на 0,23 мм ниже, затем питание. BGA - это Artix-7 XC7A15T.

ОБНОВЛЕНИЕ Сигналы LVDS синхронизируются с тактовой частотой 600 МГц.

ОБНОВЛЕНИЕ Меня больше беспокоит всплеск тока на линии питания / заземления в линиях LVDS в разных направлениях на каждой линии, то есть на одну линию выше, а другую ниже, достаточно, чтобы приемник прочитал неправильное (или неопределенное) значение , Не столько о разрыве импеданса или отражениях. Но я действительно не знаю ... это просто интуиция.

Краткий ответ: я бы сказал, что изменение расстояния вблизи начальной или конечной точки дифференциального сигнала не так уж и плохо. Я также утверждаю, что 6 слоев не так много. Но на высоких скоростях обязательно держите все источники шума подальше от часов.

Для более длинного ответа давайте посмотрим на приведенные причины. В источнике Toradex, на который вы ссылаетесь, упоминается разрыв импеданса и соответствие EMC.

Прерывистость импеданса возникает из-за того, что, если между трассами имеется переход, трассы сначала имеют емкостную связь друг с другом, затем эта связь снимается и заменяется переходом, затем они снова соединяются. Любое изменение импеданса вызовет отражение (см. Несоответствие импеданса ). Коэффициент отражения:

Что должно произойти для этого худшего сценария? Я полагаю, что эмпирическое правило заключается в том, что у вас проблемы, если расстояние отражения превышает 1/6 основной длины волны. Итак, если ваша частота фронта (не частота переключения, а время нарастания ваших краев) составляет 1 нс, мы знаем, что электричество перемещается в меди примерно на 6 дюймов в нс, поэтому, если расстояние отражения превышает 1 дюйм, вы находитесь на тонком льду и следует посмотреть, насколько изменяется сопротивление. Точно так же, если проход находится вблизи принимающей стороны сигнала, я бы сказал, что рассогласование импеданса будет потеряно из-за несоответствия импеданса, присущего достижению приемника.

Вторая проблема, на которую указывает Toradex, - это соответствие EMC, что является не совсем понятным термином. Они могут беспокоиться о несоответствии длины соединения или трассировки. Я не думаю, что связь обязательно является проблемой; это дифференциальные линии, поэтому сетевое соединение должно быть аннулировано, если вы действительно не увеличиваете свои пределы напряжения. Несоответствие длины трасс может быть более распространенным, если в ваших трассах есть препятствие, но это не является необходимым результатом.

Чтобы еще больше углубиться в связь, в идеальном случае, если вы объединяете один и тот же сигнал в дифференциальную пару, вы бы предпочли объединить оба. Выполнение этого увеличило бы их оба на несколько мВ, и дифференциальный сигнал (Vp-Vn) не был бы затронут. Пока абсолютные напряжения каждого сигнала находятся в пределах спецификации, у вас все будет в порядке. На очень высоких скоростях вы можете столкнуться с проблемой, когда сигнал соединяется в одну линию немного раньше, чем он соединяется с другой. Это было бы проблемой, но я бы поспорил, что даже здесь наличие пары шума в обеих линиях лучше, чем объединение пары в одну, потому что либо шум уменьшается из-за дифференциальной природы, либо у вас две проблемы вместо одной.

Если вы имеете дело с чем-то очень быстрым, с граничными скоростями менее 1 нс, то вам следует объяснить мне ответ, и вам, вероятно, следует использовать доску с более чем 4 слоями. Если вы просто пытаетесь управлять АЦП 80 MSPS, этот совет должен быть твердым. Имейте в виду, что линии, чувствительные к краям, как часы, безусловно, являются наиболее важными сигналами для правильной обработки.

И последний совет: если дела идут плохо, изучите микровыступы, которые могут быть помещены в планшеты BGA.

Если вам действительно нужно знать, вам стоит заняться симуляцией.

Вы также должны отредактировать свой вопрос, включив в него скорость передачи сигналов или граничную частоту сигналов.

Но я думаю, что есть хороший шанс, что вам это сойдет с рук. Дифференцированные пары преимущественно связаны с соседней плоскостью. Они не очень тесно связаны друг с другом. Таким образом, отклонение в интервале будет иметь минимальное влияние на дифференциальное сопротивление. Критическая вещь для дифференциальных пар должна соответствовать длине.

Несколько раз я делал доски, где нарушал правила интервалов в одном или двух местах, чтобы помочь убежать от BGA. Это не повлекло за собой значительного увеличения стоимости платы. Это было в большом объеме производства.

Таким образом, вы, вероятно, можете направить большую часть доски, используя правила 5/5, и использовать интервал 3 мил только в той области, где вы выходите из BGA. Это не может быть проблемой для поставщика плат. Вы могли бы исследовать это.

Если эта область разрыва << длина волны, то вы в порядке.

Если ваши ребра равны 1 наносекунде Trise, Tfall и эта область с плохим значением Z_diff составляет 50 пикосекунд (<5% времени фронта), вы будете в порядке.

И даже край расстроен, ГЛАЗ ДАННЫХ - вот что важно. 100pS расстроен в глазу данных длиной 5 наносекунд будет хорошо; Отражения будут долго исчезать, прежде чем часы приемника сработают на FlipFlop, чтобы принять решение.

=====================================

И если отражения должны происходить таким образом, чтобы увеличить глаз данных, вроде бы было бы еще лучше.

Остерегайтесь энергии сигнала, хранящейся в структурах электростатического разряда, и индуктивности корпуса. Это ISI - Inter Symbol Interference - и может улучшить или может ухудшить глаз данных.