Длина дифференциальной пары USB

12

Я маршрутизирую печатную плату, которая использует USB-соединение. Дифференциальные пары трасс находятся на расстоянии 10 милов друг от друга, и их длина приблизительно равна 1 мм. Это будет проблемой? Какова рекомендуемая максимальная разница в длине и минимальное расстояние между ними?

usb high-speed differential mFeinstein
источник
1
Какую скорость вам нужно поддерживать?
Дэйв Твид
1
Я отправил это прежде, но не могу найти это. В этой записи блога вы можете найти загружаемую нано-секунду (в вакууме): blog.jgc.org/2012/10/a-downloadable-nanosecond.html . Одна наносекунда подразумевает 1 ГГц.
Джиппи
USB 2.0 Full Speed ​​или High Speed?
Турбо J
@TurboJ USB 2.0 Full Speed
mFeinstein,
Как долго следы? Если он очень короткий, вам не нужно беспокоиться об импедансе или о чем-либо подобном. Хорошее эмпирическое правило: если длина волны (период) битов в 12 раз длиннее вашей трассы, то вам не о чем беспокоиться.
Майкл Фокс,

Ответы:

20

Хотя длина и импеданс важны, разница в 1 мм не повлияет на производительность вашей системы, даже для высокоскоростного usb-2.0.

Из спецификации USB:

7.1.3
перекос кабеля Максимальный перекос, вносимый кабелем между парой дифференциальной сигнализации (т. Е. D + и D- (TSKEW)), должен быть менее 100 пс и измеряться, как описано в разделе 6.7.

Предполагая идеальную скорость распространения (т. Е. C, скорость света), дифференциальная длина ~ 2,99 см даст перекос в 100 пс. Таким образом, разница в 1 мм длины трассы не будет проблемой.

Добавлено: На реальной печатной плате ваши сигналы распространяются медленнее, чем скорость света. Для полосы (внутренний слой) вы делите скорость света в вакууме на квадратный корень из относительной диэлектрической проницаемости (e_r). Так примерно с половиной скорости. Это означает, что 100ps больше похоже на 15 мм. Для внешних слоев скорость немного выше (около 10%).

Коннор Вольф
источник
Добавлено немного о скорости распространения на реальной печатной плате.
Рольф Остергаард
1
@RolfOstergaard - это действительно должен быть ваш собственный ответ, а не правка.
Крис Страттон
@ChrisStratton Ну ... Коннор Вольф побил меня, когда он дал достойный ответ, который уже был принят. Поэтому лучшее, что я мог сделать, это сделать его немного более полезным для тех из нас, кто не живет в вакууме :-) Надеюсь, это нормально?
Рольф Остергаард
1
Нет, это не так. Вы не можете использовать правку, чтобы вставить свои собственные отличные идеи в уже принятый, высоко оцененный ответ другого человека. Если вы хотите указать на проблему с ответом, вы делаете это в комментарии. Или вы публикуете свой собственный вариант, который оценивается отдельно с помощью собственного голосования.
Крис Страттон
Честно говоря, это меня не особо беспокоило, но потом, полагаю, я больше всего выиграл от этого. Я, вероятно, должен был найти реальные скорости распространения печатных плат в моем первоначальном ответе.
Коннор Вольф
5

Это не расстояние само по себе имеет значение. Это импеданс линии полосы или микрополоски, который имеет значение. Используйте любой калькулятор в вашем программном обеспечении CAD или онлайн, чтобы получить 90-омный дифференциал. Полное сопротивление зависит от расстояния между трассами и их высоты над плоскостью заземления. Пример калькулятора на eeweb .

Разница в 1 мм в порядке, если вы не используете SuperSpeed ​​USB 3.0.

Брайан Карлтон
источник
Вы знаете, как это сделать в Altium?
mFeinstein
1
@mFeinstein - укажите D + / D- пару в качестве дифференциальных линий на схеме, а в редакторе печатных плат задайте правила для дифференциальных пар. Вы можете указать максимальное расцепленное расстояние, номинальное сопротивление и максимальный перепад длины.
Коннор Вольф
1
@mFeinstein - документация Altium о маршрутизации пар различий
Коннор Вольф
3

Наиболее важным фактором при маршрутизации разностной пары в USB является полное сопротивление. Это связано не с длиной, а с геометрией следов относительно друг друга и доски.

Хорошая ссылка на это для USB сделана Intel:

Руководство по проектированию высокоскоростного USB

Выдержка:

3.4 Высокоскоростное соответствие длины трассировки USB

Используйте следующие правила соответствия длины трассировки.

Трассы пары высокоскоростных сигналов USB должны соответствовать длине трассы. Максимальное несоответствие длины трассы между парами высокоскоростных сигналов USB (например, DM1 и DP1) не должно превышать 150 мил.

Густаво Литовский
источник
2

Исходя из предыдущего опыта, USB 2.0 Full speed (12 Мбит / с) может выдержать разницу в 1 мм (как я помню, это своего рода необходимость в занимаемой площади разъема USB-B).

2.0 High Speed ​​и 3.0 могут / будут разными / более темпераментными.

CoderTao
источник