दो परत पीसीबी पर ईथरनेट RMII


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परिचय: मैं एक ईथरनेट कनेक्टेड सिस्टम को एक शौक के रूप में डिजाइन करने का लक्ष्य बना रहा हूं (यानी बहुत समय लेकिन बहुत खर्च करने की इच्छा नहीं)। मेरे डिजाइन की कमी आदर्श रूप से 0.3 मिमी न्यूनतम छेद और 0.15 मिमी न्यूनतम ट्रैक / निकासी के साथ 2 परत 100 मिमी x 100 मिमी पीसीबी से चिपके रहना होगा, जो 0.6 मिमी पतले कुल स्टैकअप तक है। मेरे ज्ञात निर्माता में 4-लेयर पीसीबी के उत्पादन की लागत उन घटकों की मात्रा से अधिक है जिनकी मुझे आवश्यकता है (केवल एक वास्तव में, लेकिन 10 पीसीबी तक मेरे विशेष मामले में समान लागत के लिए)।

मेरा दृष्टिकोण: एक ATSAME54N20 साथ microcontoller में निर्मित ईथरनेट मैक एक करने के लिए एक RMII के साथ जुड़े हुए KSZ8091RNA Altium डिजाइनर में PHY।

 ATSAME54N20 माइक्रोकंट्रोलर बिल्ट-इन इथरनेट मैक के साथ आरएमआईआई के साथ Altium डिजाइनर में एक KSZ8091RNA PHY से जुड़ा हुआ है।

ATSAME54N20 और KSZ8091RNA की योजनाबद्ध

प्रश्न १: मेरी सफलता के आसार क्या हैं? आरएमआई निशान के लिए जीएनडी (जीएनडी अभी भी नहीं डाला गया) 68ohms विशेषता प्रतिबाधा बनाए रखना 0.6 मिमी कुल ऊंचाई स्टैकअप विकल्प के साथ भी असंभव लगता है, फिर भी अधिकतम ट्रेस लंबाई 30 मिमी से कम है, सीएलके जैसे निशान 4 मिमी लंबे होते हैं। क्या इस तरह से सर्किट में बजने और प्रतिबिंब की समस्याएं उत्पन्न होने की संभावना है?

प्रश्न 2: दोनों TX निशान एक साथ रूट किए जाते हैं और RX वाले से अलग होते हैं, हालाँकि कोई लंबाई मिलान नहीं किया गया था। क्या मुझे तंग लंबाई के मेल को सहन करने पर विचार करना चाहिए?

प्रश्न 3: हाइलाइट किए गए NET ने दो अप्रयुक्त पिनों के माध्यम से भाग लिया, जो उच्च प्रतिबाधा के लिए निर्धारित किया जाएगा। क्या यह आम बात है? क्या ऐसा करने से सिग्नल अखंडता प्रभावित होती है? क्या विआस बेहतर अभ्यास का उपयोग कर रहा है?

नोट 1: मुझे एनसी पिन पैड के माध्यम से चल रहे निशान पर चर्चा करने वाले विषय मिले, मेरे मामले में मैं अच्छी तरह से अप्रयुक्त पिंस के बारे में सोच रहा हूं। मैं भी इस पद पर आया था , फिर भी मैं खुद इस बोर्ड को वापस करने की योजना बना रहा हूं और ऐसा करने में अनुभव की कमी है, इसलिए मैं पिंस को काटने से बचना चाहूंगा और चिप पर अभिनय करने वाले असमान सतह तनाव बलों से निपटना चाहूंगा।

नोट 2: 100ohm अंतर प्रतिबाधा पटरियों PHY से मैग्नेटिक्स के लिए अभी तक नहीं चलाया गया है, लेकिन वे RMY संकेतों के करीब आए बिना PHY से बाहर निकलते हैं।

नोट 3: मैं इस समुदाय को उनके ज्ञान और मदद के लिए धन्यवाद देने का अवसर लेता हूं। मुझे आशा है कि किसी को मेरी पोस्ट भविष्य में उपयोगी लगेगी!


जाँच करना:

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  • सभी RMII नेट्स की लंबाई 29.9 मिमी +/- 0.1 मिमी थी।
  • अप्रयुक्त पिंस का उपयोग निशान चलाने के लिए नहीं किया गया था।
  • स्टैकअप में 1.6 मिमी कुल मोटाई बोर्ड होता है और कोई नियंत्रित प्रतिबाधा नहीं होती थी।
  • जीएनडी को अभी भी 3.3V पॉलीगॉन के साथ डाला जाना चाहिए, किसी भी ट्रैक के नीचे नहीं।

क्या यह डिज़ाइन बेहतर है?

क्या ऐसा लगता है कि यह काम कर सकता है?


उत्तर प्रदेश 2:

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यहां छवि विवरण दर्ज करें - जमीन के साथ एक कॉपलनार वेवगाइड को एक निकट प्रतिबाधा मैच के लिए लागू किया गया था।

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RMII निशान के लिए सही ट्रांसमिशन लाइन प्रतिबाधा का सबसे व्यापक जवाब मुझे मिला।

RMII संकेतों को ट्रांसमिशन लाइनों के बजाय गांठ वाले संकेतों के रूप में माना जाता है; कोई समाप्ति या नियंत्रित प्रतिबाधा आवश्यक नहीं है; इसे चलाने के लिए आउटपुट ड्राइव (और इस तरह से ली गई दरें) को जितना संभव हो उतना धीमा होना चाहिए (1-5 ns से वृद्धि समय)। ड्राइवर्स को 25 पीएफ की कैपेसिटेंस ड्राइव करने में सक्षम होना चाहिए जो पीसीबी ट्रैक्स को 0.30 मीटर तक की अनुमति देता है। कम से कम मानक का कहना है कि संकेतों को ट्रांसमिशन लाइनों के रूप में नहीं माना जाना चाहिए। हालांकि, 1 एन एस एज दरों में लगभग 2.7 सेमी की तुलना में लंबे समय तक एक निशान, ट्रांसमिशन लाइन प्रभाव एक महत्वपूर्ण समस्या हो सकती है; 5 ns पर, निशान 5 गुना अधिक लंबे हो सकते हैं। संबंधित MII मानक का IEEE संस्करण 68 Ω ट्रेस प्रतिबाधा निर्दिष्ट करता है। राष्ट्रीय सिफारिश करता है कि Ω 33 ces (ड्राइवर आउटपुट प्रतिबाधा में जोड़ता है) के साथ 50 ces निशान चलाने के लिए या तो MII या RMII मोड के लिए श्रृंखला समाप्ति प्रतिरोधों को परावर्तनों को कम करें।

कुछ अन्य लोगों में RMII v1.2 कल्पना शामिल हैं:

सभी कनेक्शन पीसीबी पर पॉइंट-टू-पॉइंट कनेक्शन होने का इरादा है। आमतौर पर इन कनेक्शनों को विद्युत रूप से छोटे पथ के रूप में माना जा सकता है और ट्रांसमिशन लाइन प्रतिबिंबों को सुरक्षित रूप से अनदेखा किया जा सकता है। विद्युतीय रूप से लंबे पीसीबी निशान के लिए न तो एक कनेक्टर और न ही एक विशेषता प्रतिबाधा इस विनिर्देश के दायरे में है। बोर्ड स्तर के शोर और ईएमआई को कम करने के लिए आउटपुट ड्राइव को यथासंभव कम रखने की सलाह दी जाती है।

और एक सूर्य माइक्रोसिस्टम्स दिशानिर्देश:

MII संकेतों की तरह, GMII संकेतों को निम्नलिखित समीकरण के अनुसार संकेत अखंडता को संरक्षित करने के लिए समाप्त किया जाएगा: Rd (बफर प्रतिबाधा) + रु (स्रोत समाप्ति प्रतिबाधा = Z0 (ट्रांसमिशन लाइन प्रतिबाधा)।

  • सभी आरएमआईआई नेट की लंबाई 40 मिमी +/- 0.1 मिमी से मेल खाती थी।
  • अप्रयुक्त पिंस का उपयोग सिग्नल निशान चलाने के लिए नहीं किया गया था।
  • अप्रयुक्त पिंस का उपयोग GND और 3.3V कनेक्शन के लिए किया गया था।
  • स्टैकअप में 1.6 मिमी की कुल मोटाई का बोर्ड होता है।

क्या यह डिज़ाइन बेहतर है?

क्या ऐसा लगता है कि यह काम कर सकता है?

3.3V या GND के लिए कुछ पिन बांधना स्वीकार्य है? मैं इस अभ्यास के बिना कर सकता था।

कॉपलनार वेवगाइड के साथ मुझे कितने वीआईएस जगह चाहिए? अधिक vias एटीएम के लिए अतिरिक्त स्थान है।

संकेत निशान के बीच GND निशान 0.15 मिमी चौड़ा हो जाता है, क्या यह ठीक है?

अपनी तरह की मदद करने के लिए अग्रिम धन्यवाद जवाब! मैं वास्तव में इसकी प्रशंसा करता हूँ !


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एक "नेकां" पिन का मतलब यह नहीं है कि यह चिप के अंदर जुड़ा नहीं है: इसका मतलब है कि आप उनसे कनेक्ट करने के लिए उठते हैं। चिप पर NC पिन होने का कारण अलग-अलग होता है, लेकिन उन्हें आरक्षित पिन, परीक्षण के लिए उपयोग किए जाने वाले पिन आदि हो सकते हैं, उनसे जुड़ने से अप्रत्याशित व्यवहार हो सकता है।
टिम्ब

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फॉलो-अप पोस्ट करने के लिए धन्यवाद। मुझे लगा कि आपने 0.6 मिमी (जो कि बहुत पतला पीसीबी है) के साथ स्टैक-अप कहा है, न कि 1.6 मिमी? किसी भी तरह से यह प्रतिबाधा बछड़ों के लिए बहुत फर्क नहीं पड़ता। 2-लेयर पर ऐसा करने के लिए (अवांछनीय) बाधा के भीतर, मैं कहूंगा कि यह एक सुरक्षित समाधान है, और संकेत प्रसार अंतर से निपटा गया है (मुझे संदेह है कि वे इस गति से कभी नहीं थे)। हालाँकि आप डिजाइन के प्रतिबाधा पहलू का इलाज नहीं करते हैं? मेरे जवाब में मेरे द्वारा किए गए बछड़ों एक कॉपलनार-वेव परिदृश्य के लिए थे, जहां आप गोंद के साथ इनबिल्ट सिग्नल भरते हैं, इसलिए वे गलत हैं।
Techydude

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सबसे पहले, यह अब ~ 140ohms (microstrip calc) है, पहले ~ 86ohms (coplanar-wave calc)। मैं आपसे कम से कम सीखने के अभ्यास के लिए आग्रह करता हूं, दोनों आईसी के स्रोत प्रतिबाधा को देखने के लिए, मेरे बैक-ऑफ-द-लिफाफे Z0 calc की पुष्टि करें, और बाहर काम करें यदि आपके पास एक प्रतिबिंब / रिंगिंग समस्या है (ग्रहण करना प्राप्त अंत हाय-जेड) है। दूसरे, सभी सिग्नल ग्राउंड के माध्यम से लौटते हैं, लेकिन यह उच्च गति (क्रॉसस्टॉक, ईएमआई, आदि) के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, इसलिए हमेशा विचार किया जाना चाहिए, अन्यथा आप केवल "आधा काम कर रहे हैं", इसलिए हम रुचि रखते हैं देखें कि कैसे आप नीचे की ओर वाली gnd plane :-) करते हैं, अगर ऊपर की तरफ कुछ भी नहीं।
टेकयूड

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यदि आप ट्रांसमिशन लाइन सिद्धांत और गणित से परिचित नहीं हैं, तो यह सिर्फ एक यादृच्छिक Google पर आया है। मैं व्यक्तिगत रूप से इसका समर्थन नहीं करता, लेकिन यह इस मामले के लिए 'काफी अच्छा' है :-): web.cecs.pdx.edu/~greenwd/xmsnLine_notes.pdf
Techydude

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आपको विशेष रूप से घड़ी पर श्रृंखला प्रतिरोधों का उपयोग करना चाहिए। नमूने के रूप में, आप "LAN8720 एथ बोर्ड" और "DP83848 एथ बोर्ड" योजनाबद्ध और लेआउट देख सकते हैं।
TEMLIB

जवाबों:


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मुझे लगता है कि आप 100BaseT (50MHz RMII सिग्नल) के लिए अच्छे होंगे, हालांकि अन्य कारणों से मुझे लगता है कि यह अभी भी एक जोखिम भरा डिजाइन है। मेरे पास पूरी तरह से समय और प्रतिबाधा विश्लेषण के माध्यम से जाने का समय नहीं है, लेकिन मैं निम्नलिखित ऑफ-द-कफ टिप्पणियों की पेशकश कर सकता हूं:

क) मुझे पता नहीं है कि आप कहाँ स्थित हैं या आपके पास क्रेडिट-कार्ड तक पहुँच है या नहीं, 4-लेयर पीसीबी कई पीसीबी फैब्रिकेटर से बहुत सस्ती है। OSHpark.com के मन में आता है। इस सीमा से निपटने से, आपकी (बी) समस्या (अगले बिंदु) से भी बचा जाता है।

बी) "नेकां" पैड से कनेक्ट करना जोखिम भरा है और एक पेशेवर सेटिंग में बहुत ज्यादा नहीं-नहीं है। शायद वे वास्तव में "नेकां" हैं, या शायद वे सिलिकॉन के एक अद्यतन टुकड़े पर कुछ भविष्य के उपयोग के लिए "आरक्षित" हैं जो न केवल एक नए निकट से संबंधित आईसी में जाता है, बल्कि इस आईसी के भविष्य के निर्माण भी है। जाहिर है कि वहाँ सीसा-फ्रेम होगा, लेकिन शायद सिलिकॉन से भी तार जुड़ता है। तुम अभी नहीं जानते, आज नहीं, और भविष्य में नहीं। यही कारण है कि mfg "नो कनेक्ट" कहता है! कि "अच्छी तरह से प्रलेखित" (कौन कहता है?) नेकां आज कल कुछ सिलिकॉन से जुड़ा हो सकता है। लेकिन शायद यह एक बार के लिए आपकी स्थिति में कोई फर्क नहीं पड़ता।

c) FR4 पर कॉपर के माध्यम से सिग्नल की गति लगभग 6 "/ 15cm प्रति ns है। KSZ8091 डेटाशीट (7.0 टाइमिंग डायग्राम्स) से देखते हुए, मुझे लगता है कि आप चाहते हैं कि आपकी टाइमिंग 1ns के भीतर सटीक हो। इसलिए आपने काफी कुछ किया है। यहां काम करने के लिए जगह (लंबाई), आपके वर्तमान में 'क्रैम्प्ड' लेआउट से अधिक है, एक समय के नजरिए से आपको एमसीयू के करीब होने की आवश्यकता नहीं है। व्यक्तिगत रूप से मैं समय और लंबाई पर भी नहीं फंसूंगा। इस स्थिति से मेल खाते हुए, मुझे नहीं लगता कि यह मायने रखेगा। कहा जा रहा है कि, इन तेज़ संकेतों के लिए एक ही लंबाई के लिए अच्छा अभ्यास है, क्योंकि यह तेज़ डिज़ाइनों में मायने रखता है। अच्छी बात यह है कि आपके पास PHY खींचने के लिए जगह है। MCU से दूर चिप आप लंबाई मिलान के लिए जगह देने के लिए।

डी) सिग्नल इंटीग्रिटी और प्रतिबाधा: आपके नीचे की ओर जमीन 0.6 मिमी की दूरी पर होने के कारण, यह आपको बहुत युग्मन या प्रतिबाधा नियंत्रण नहीं देता है। यही कारण है कि 4-लेयर PCB मौजूद हैं :-)। यदि मैं आप होता तो उस अतिरिक्त स्थान (PHY और MCU के बीच की दूरी) (एक समय परिप्रेक्ष्य से) उपलब्ध होता, इन 50MHz संकेतों के साथ श्रृंखला में कुछ 0402 प्रतिरोधों को जोड़ने के लिए (स्रोत के सबसे निकट स्थित), ताकि आप मिल गए उन्हें धीमा करने और आपके प्रतिबाधा के आर घटक को ऊपर लाने का विकल्प, रिंगिंग (प्रतिबिंब) के मामले में एक समस्या है। यदि आप 2-लेयर के साथ चिपके रहते हैं, तो मैं PHY और MCU के बीच उस उपलब्ध स्थान का उपयोग इन हाई-स्पीड सिग्नलों के बीच कुछ ग्राउंड-कनेक्टेड कॉपर पुट को जोड़ने के लिए करूँगा।

सैटर्न पीसीबी टूलकिट स्क्रीनशॉट

दिलचस्प है, मैंने नेटगियर के सस्ते GS305 (दाएं) में कुछ उत्सुक देखा, और यहां तक ​​कि सस्ता (बाएं) GS105 5-पोर्ट गीगाबिट ईथरनेट स्विच। IIRC, गीगाबिट होने के नाते, ये मैग्नेटिक्स के लिए ~ 250MHz सिग्नल होंगे, जहां कोई सोचता है कि प्रतिबाधा नियंत्रण अधिक महत्वपूर्ण होगा। तो फिर, मुझे संदेह है कि उनके मैग्नेटिक्स केवल 10 / 100BaseT के लिए रेट किए गए हैं, 1000 नहीं, लेकिन वे उस के साथ दूर हो रहे हैं, भी लगता है!

बाईं ओर Netgear GS105, दाईं ओर GS305

GS105 भी सस्ता मॉडल केवल 2 परतों है:

Netgear GS105, 2-लेयर PCB!


आपका बहुत बहुत धन्यवाद ! मैं एक और डिज़ाइन कोशिश करूँगा और वापस पोस्ट करूँगा, IC को और दूर खींच लिया जाएगा और लंबाई का मिलान किया जाएगा। के रूप में अपने ख) बिंदु, मैं नियमित पिन का उपयोग कर रहा हूँ से बचने के लिए। उन्हें आउटपुट या जो भी हो के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। आपको क्या लगता है कि अतिरिक्त पिन समाई लंबाई मिलान को प्रभावित करेगी? उन तस्वीरों के लिए बहुत बहुत धन्यवाद, वे आराम कर रहे हैं!
जुआन मैनुअल लोपेज़ मंज़ानो

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@ JuanManuelLópezManzano ओह बकवास, मैंने सोचा था कि आपने कहा कि वे नो-कनेक्ट पिन थे ?! लेकिन वे GPIO हैं जिन्हें आप Hi-Z इनपुट के रूप में कॉन्फ़िगर करने का इरादा रखते हैं? नरक नहीं - भयानक विचार। न केवल आपके पास वास्तविक ऑन-सिलिकॉन GPIO सर्किटरी की क्षमता है और इसे लागू करने के लिए कुछ, बल्कि सभी, RMII संकेतों के नहीं, लेकिन आपको यह जोखिम भी मिला है कि एक फर्मवेयर SNAFU उन्हें आउटपुट और डैमेज आउटपुट ड्राइवर्स बनाता है। MCU या PHY IC में से कोई भी) - और यह पुष्टि करने के बाद कि उन विशेष GPIO को RESET के दौरान Hi-Z मिलता है। बस नहीं। आपको पर्याप्त समय देने वाले हेडरूम से अधिक वीआईएस का सामना करना पड़ता है।
टेकड्यूड

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RMII के लिए, मेरा मानना ​​है कि आप चाहते हैं कि सभी निशान घड़ी की रेखा से मेल खाते हों। लेकिन, कुछ निशानों पर आपके पास अतिरिक्त पैड से अतिरिक्त समाई होगी, जो उन्हें और अधिक धीमा कर देगा, और मुझे यकीन नहीं है कि इसके लिए कैसे खाता है।

क्या 10 एमबीपीएस पर्याप्त है? यदि हां, तो आप ठीक हो सकते हैं।


10 एमबीपीएस ठीक होगा। मैं पतले निशान (विशेषता प्रतिबाधा लक्ष्य से दूर) के साथ एक विकल्प डिजाइन कर रहा हूं, लेकिन लंबाई मिलान। अगर किसी को पता है कि अतिरिक्त पैड के लिए कैसे खाता है तो मुझे बताएं!
जुआन मैनुअल लोपेज़ मंज़ानो
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