Jump to content

    
def_rain

Как лучше трассировать CLK для SPI. Два варианта

Recommended Posts

Здравствуйте. 

Требуется совет опытного практика. Разные мнения тоже будет интересно почитать.

Есть плата, на ней 9 микросхем соединены по SPI. Рассмотрим общую картину на примере дорожки CLK. 

Есть два варианта трассировки:

1. Провести CLK последовательно (гребенкой) через все микросхемы и возле последней микросхемы поставить подтягивающий резистор. Но при этом плату нужно будет сделать 8-ми слойную и длинна этой дорожки CLK получается внушительной 260мм.

2. Разбить микросхемы на 3 группы (так удобнее на плате, микросхемы разные по назначению) и провести CLK звездой. При этом подтягивающие резисторы поставить в конце каждого из трех ответвлений звезды. В этом случае плата 6 слойная и дорожки по длинне в 2 раза короче.

Какой вариант будет предпочтительнее?

PS

Дорожки веду исключительно во внутренних слоях. Возможны помехи, потому что в 20 мм над этой платой на стойках установлена вторая плата с большим количеством реле, которые коммутирую токи но несколько ампер AC и DC, также есть пусковые токи.

Спасибо.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

А какую роль у вас играют резисторы подтяжки? У вас открытый коллектор у драйвера сигнала CLK? Или у вас несколько мастеров в линии?

И о какой скорости работы идёт речь?

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Lmx2315 said:

А какую роль у вас играют резисторы подтяжки? У вас открытый коллектор у драйвера сигнала CLK? Или у вас несколько мастеров в линии?

Не то и не то. Подтягивающий резистор чтобы линию нагрузить, с целью избежать возможных наводок.

Скорость небольшая, 100кГц

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 часов назад, def_rain сказал:

Не то и не то. Подтягивающий резистор чтобы линию нагрузить, с целью избежать возможных наводок.

Скорость небольшая, 100кГц

Если в таких целях применяет, то я бы  делал по 2-му варианту. Разводил бы как удобно и ставил бы резисторы перед приёмниками шины .

Share this post


Link to post
Share on other sites
42 minutes ago, Lmx2315 said:

Если в таких целях применяет, то я бы  делал по 2-му варианту. Разводил бы как удобно и ставил бы резисторы перед приёмниками шины .

Да, скорости не большие. Но во втором варианте, (когда не последовательно проходит) настораживает что получаются большие ответвления от общей шины CLK.

Может кто то поделится статейками или даташитами, где есть инфа по рекомендациям трассировки SPI?

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 минут назад, def_rain сказал:

Да, скорости не большие. Но во втором варианте, (когда не последовательно проходит) настораживает что получаются большие ответвления от общей шины CLK.

Может кто то поделится статейками или даташитами, где есть инфа по рекомендациям трассировки SPI?

Какие там могут быть статейки - только общие правила, чтобы ваши сигналы сопровождались неразрывным полигоном земли и побольше земляных отверстий. С такой частотой SPI вам не нужно опасаться что где-то данные с тактами разойдутся.А спрятав шину внутрь стека платы , думаю вам нечего боятся.

18 минут назад, aaarrr сказал:

Скорость ничего не значит.

Я считаю что при высокой скорости и резком фронте сигналов, есть шанс что звон на линии не будет успевать затухать, а будет накапливаться пока не вызовет сбой , хотя конечно тут не этот случай.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 minutes ago, Lmx2315 said:

Я считаю что при высокой скорости и резком фронте сигналов

Часто забывают, что значение имеют скорость фронта передатчика и способность приемника собрать наносекундный мусор. Частота при этом может быть любой.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Извиняюсь.

Частота SPI - 5МГц!

 

1 hour ago, aaarrr said:

Часто забывают, что значение имеют скорость фронта передатчика и способность приемника собрать наносекундный мусор. Частота при этом может быть любой.

 

У меня стоят ферритовые бусинки на SPI. Они как раз и ставились, чтобы немного сгладить фронты.

 

У меня все дорожки полностью спрятаны. Если конкретно, то сигнальные проводники я трассировал в слоях 5В и 3.3В, т.е. эти слои комбинированные питание+сигнальные. Опорные полигоны земли для этих двух комбинированных слоев находятся в соседних слоях в стеке (на расстоянии 0.152мм ).

Стек:

ТОП

Земля

Комбинированный (питание+сигнальные)

Комбинированный (питание+сигнальные)

Земля

БОТ

Импеданс дорожек SPI получился 55 Ом (расчет в Аллегро)

1 hour ago, Lmx2315 said:

Я считаю что при высокой скорости и резком фронте сигналов, есть шанс что звон на линии не будет успевать затухать, а будет накапливаться пока не вызовет сбой , хотя конечно тут не этот случай.

А как сделать так, чтобы звон звон не накапливался, а затух?

 

 

Вот топология. Подсвеченная дорожка это SPI CLK

 

spi_lay.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 минут назад, def_rain сказал:

А как сделать так, чтобы звон звон не накапливался, а затух?

Для начала повторюсь что это не ваш случай и вам не нужно бороться со звоном.

А вообще звон бывает из-за несогласованной линии, когда ВЧ составляющие сигнала (образующие его фронт) отражаются от неоднородностей линии и накладываются друг на друга. Борются с этим согласованием линии и источника сигнала, или приёмника сигнала. Передатчик сигнала можно согласовать последовательным сопротивлением которое в сумме с выходным сопротивлением драйвера будет примерно равно волновому сопротивлению линии.

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 minutes ago, Lmx2315 said:

А вообще звон бывает из-за несогласованной линии, когда ВЧ составляющие сигнала (образующие его фронт) отражаются от неоднородностей линии и накладываются друг на друга. Борются с этим согласованием линии и источника сигнала, или приёмника сигнала. Передатчик сигнала можно согласовать последовательным сопротивлением которое в сумме с выходным сопротивлением драйвера будет примерно равно волновому сопротивлению линии.

Я для общего развития интересуюсь, может пригодиться в дальнейшем. 

В проектах обычно стремлюсь достичь импеданса 50 Ом за счет стека. 

Правильно ли я понимаю, что если импеданс дорожки 50 Ом, то линию можно считать согласованной в большинстве случаев и при этом можно не перестраховываться и не ставить последовательно в линию согласующие резисторы 50 Ом?

А как узнать выходным сопротивлением драйвера? Что то не припомню чтоб видел в даташитах...

Спасибо, за помощь.

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 минут назад, def_rain сказал:

Правильно ли я понимаю, что если импеданс дорожки 50 Ом, то линию можно считать согласованной в большинстве случаев и при этом можно не перестраховываться и не ставить последовательно в линию согласующие резисторы 50 Ом?

Импеданс дорожки в 50 Ом может быть согласован только, если у источника сигнала и приёмника сигнала выходные и входные сопротивления тоже по 50 Ом. Такое бывает обычно только у ВЧ микросхем усилителей например. 

К примеру вход вашего приёмника шины SPI имеет скорее всего многокилоомное сопротивление, а выход КМОП драйвера шины SPI, по тому что у меня есть в башке принято оценивать в что-то около 20 ом.

Поэтому, когда ставят последовательно с источником 33 Ом получается что-то около 50 Ом. И получается вроде как что на этом сопротивлении гаснут все переотражения от высокоомного входа приёмника с того конца линии.

А если нагрузки равной сопротивлению линии не будет - то в линии появятся гуляющие туда-сюда переотражения, которые будут накладываться друг на друга и на сигнал и искажать его форму.

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 minutes ago, Lmx2315 said:

 вход вашего приёмника шины SPI имеет скорее всего многокилоомное сопротивление, а выход КМОП драйвера шины SPI, по тому что у меня есть в башке принято оценивать в что-то около 20 ом.

Тогда получается что в случае многокилоомного входа приемника нет особого смысла согласовывать, 50 ом ничего не даст, все равно будут отражения?

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 минут назад, def_rain сказал:

Тогда получается что в случае многокилоомного входа приемника нет особого смысла согласовывать, 50 ом ничего не даст, все равно будут отражения?

Будут отражения , но если согласован передатчик - то отражения погаснут там, они пройдут по линии только один раз.

з.ы.

50 ом это не какое-то магическое число к которому надо стремится, вы можете сделать свою линию с любым другим волновым сопротивлением , главное чтобы источник и приёмник обладали им же. 50 ом пошло из радиотехники , так было удобно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 часов назад, Lmx2315 сказал:

Я считаю что при высокой скорости и резком фронте сигналов, есть шанс что звон на линии не будет успевать затухать

Это только при скоростях выше 1Gbps.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.