¿Cuántos pines de tierra y de alimentación tener en un conector?

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Estoy diseñando una placa hija para un proyecto. Hay 35 pines de E / S que deben ir a la placa. ¿Cómo determino la cantidad de pines de tierra y de alimentación a incluir? ¿Cómo determino la ubicación de esos pines en todo el conector?

Sé que algo como esto sería malo, como me dijeron:

P IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO
G G  IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO

Supongo que algo como esto no es mucho mejor:

P IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO G
G G  IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO IO P

La placa es para un microprocesador, voy de una placa de pruebas a una PCB y estoy tratando de aprender sobre la marcha :)

23 pines son líneas de dirección, 8 líneas de datos y 4 líneas de señal (lectura, escritura, chip habilitado y dirección). No hay una línea de reloj en este tablero, pero podría haber en otros que haré. El reloj del microprocesador será de 50MHz o menos, hasta <1MHz. El conector en sí será un estándar de .1 "pines.

Justin808
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¿Cuál es la longitud esperada del arnés y las especificaciones de E / S del procesador (tiempo de subida y bajada)?
Krunal Desai
@ KrunalDesai - Para ser sincero, no esperaba que todo esto importara :) el tiempo de subida / caída es de 5 ns. Estoy planeando que este sea un encabezado macho de 2 filas de clavijas con un espacio de .1 "para enchufarlo directamente en un encabezado hembra en la placa principal. Aunque también pude ver el beneficio de un cable
plano de 2-3 cm
Más terreno es mejor, pero tengo un proyecto Beaglebone Black que se ejecuta a cerca de 50 MHz, con el patrón de pin similar a su primer diagrama (encabezados de 0.1 ") y es completamente funcional. Sin embargo, no he probado EMC. Muchos sistemas con este tipo de velocidad de datos funciona bien con un número limitado de pines de tierra.
The Photon
Ah, esto es de placa a placa. Lo más probable es que con los tiempos de subida / bajada de 5ns no tenga que preocuparse por los efectos de la línea de transmisión. Samtec hace algunos buenos conectores de placa a placa que tienen grandes hojas sólidas para transportar alimentación / tierra, rodeados de pares de señales y clavijas. Eso te haría bastante bien.
Krunal Desai
+! la señal y los gnds deben estar cerca. Power piensa que es tierra si el bypass es bueno.
Autista

Respuestas:

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Hay un gran libro de Henry Ott que cubre esto, desafortunadamente estoy de vacaciones, así que no puedo tomar una foto del diagrama relevante. El libro es Ingeniería de compatibilidad electromagnética .

Aquí hay algunos puntos rápidos:

  • desde el punto de vista de la alimentación de CC, ¿cuánta corriente requiere su dispositivo? Mire la clasificación de cada conductor, reduzca la velocidad si es necesario para obtener margen y elija en consecuencia el número de pines de alimentación. Recuerde que necesita 1: 1 de potencia a tierra.
  • desde un punto de vista de CA, desea minimizar el área de retorno de bucle de todas sus señales. Desea que cada señal tenga su propio GND / retorno inmediatamente adyacente: dos esquemas para hacer esto:

SGGSGGSGGSGGS (uno-dos tierra por señal, sin señales adyacentes)

GSSGSSGSSGSSG (una tierra por señal todavía, utilización más eficiente del espacio).

La idea es minimizar la diafonía y las emisiones radiadas. Mientras que DC sigue el camino de menor resistencia, AC sigue el camino de menor impedancia . En este caso, proporcionar una ruta de retorno inmediatamente adyacente a una señal ayudará a minimizar el tamaño del circuito de corriente general, reduciendo sus emisiones radiadas.

Además, ¿son todos de un solo extremo? ¿Diferencial? Tasa de señal esperada? Tasas límite esperadas ?

Krunal Desai
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Este es un buen consejo. Cuanto más rápida sea su velocidad de señal, cuanto más largo sea su cable, más grandes sean las placas, más importante será hacerlo exactamente así. Entonces, si tiene una interconexión de placa a placa (sin cable), con señales de baja velocidad, puede hacer un poco de trampa. El otro consejo que tengo es que debe considerar si algunas señales son agresivas (como relojes) o víctimas (señales analógicas que tienen terminación de alta impedancia). Debes mantener a los agresores lejos de las víctimas en el pinout y separados por GND. ¡Buena suerte!
mkeith
Su primer patrón es de 2 motivos por señal. Una tierra por señal sería GSGSGSGSGS.
WhatRoughBeast
Vaya, sí, lo editaré para reflejar lo que realmente quise decir, que no era señales adyacentes, al menos un suelo por señal.
Krunal Desai
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Puede ser beneficioso aclarar si este patrón debe seguirse en el conector o el cable. Por ejemplo, los cables FFC coincidirán con el conector 1: 1; pero las señales del conector del cable plano se entrelazan por fila. Según tengo entendido, es importante cómo viaja la señal a través del cable.
Hans
De acuerdo: actualizaré mi respuesta con los diagramas relevantes para cables FFC / cinta. Sin embargo, la intención es que este esquema coincida en el cable, por ejemplo, en un cable plano, cada cable de señal tendrá al menos un cable de retorno adyacente.
Krunal Desai
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Para las conexiones directas de placa a placa, generalmente calculo que siempre que cada señal sea adyacente a al menos una tierra (incluso en diagonal), el área del bucle se minimiza lo suficiente para un buen rendimiento de EMC. Por lo general, termino con algo como esto en un conector de 2 filas:

S  S  S  S  S  S  S  S  S  S  S
G  S  G  S  G  S  G  S  G  S  G

o incluso:

S  S  S  G  S  S  S  G  S  S  S
S  G  S  S  S  G  S  S  S  G  S

En general, cualquiera de los dos esquemas tiene aproximadamente tres señales para cada terreno. Cuatro de sus 35 señales de E / S, tendría alrededor de 12 bases y usaría un conector de 48 o 50 pines. Algunas de las tierras se pueden reemplazar con pines de alimentación siempre que haya un buen desacoplamiento entre la alimentación y la tierra en ambas tarjetas.

Dave Tweed
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Oh, no pensé en diagonales, eso tiene mucho sentido. Tengo curiosidad por cuantificar qué tan bien funcionan las diagonales, pero compraría que también ofrece un buen rendimiento de EMC.
Krunal Desai