Поделка 80-ого уровня: первые прикидки и вопросы

Всем интересно, для чего мне такие микросхемы и что я планирую делать?

Вот общая схема устройства.



В аттаче есть PDF, там можно рассмотреть подробнее…

Вот предварительная компоновка и разводка платы.



Пояснения:
  1. Плата 6-ти(!) слойная (см. ниже).
  2. На скрине только верх и низ.
  3. Красным обведен ввод питания 12в 5А и преобразователи на 5, 3.3, 1.8, 1.2 и 1.1 вольт.
  4. Все остальное это LVDS:
    • Video слева, около ввода питания
    • USB 3.0 все остальное (+питание портов 5v 1A)

6 слоев:
Для разводки LVDS нужно минимум 4 слоя:
  • LVDS
  • GND
  • VCC
  • TTL
К сожалению, в данном случае, этого недостаточно, т.к. некоторые диф-пары у USB пересекают друг-друга. Т.е. их приходиться уводить на 3-й слой. Но и это не беда, если сделать так:
  • LVDS
  • GND
  • LVDS + GND
  • GND + TTL + VCC
Это не идеал, но допустимо, главное обеспечить сплошное GND на нижнем слое под LVDS (они там мало где есть). А в остальных местах можно вести TTL и VCC.
В моем случае это не получается, т.к. диф-пары, не только пересекаются, а еще и пересекаю сами себя. В итоге промежуточный слой становиться 2-мя слоями. Ну а где 5, там и 6. Это сильно упрощает разводку…
Итого:
  • LVDS 1oz (0.018мм)
  • GND 1oz (0.018мм)
  • LVDS + GND 1oz (0.018мм)
  • LVDS + GND 1oz (0.018мм)
  • GND 1oz (0.018мм)
  • TTL + VCC 2oz (0.035мм)

Вопросы по разводке:
  • Питание дает шум. Достаточно ли 10-15мм для уменьшения наводок на LVDS?
  • Каждая микросхема требует питания (как правило двух). Питание на микросхемы подается снизу. Снизу-же стоят конденсаторы, т.к. вытащить их наверх нельзя (там проходят диф-пары) — будет шум. Но наличие конденсаторов снизу == монтаж компонентов на двух сторонах.

    Насколько плохо вытащить конденсаторы наверх?

Вопросы:
  • Я сейчас очень много использую слепые переходы с 1 на 5-й слой и с 2-ого на 6 (это переходы на GND) 0.5 пад, 0.3 диаметр. Насколько оправданно их использовать (в смысле насколько дорого изготовление платы с такими переходами в сравнении со сквозными)?
  • Корпус BGA требует дорожек 0.1мм с зазором 0.1мм до падов (BGA 0.2мм через 0.5мм).
  • Для соблюдения диф. импенданса на диф-парах 90Ом +-10% у USB и 100Ом у eDP нужно дорожки сделать 0.15-0.2мм и 0.1мм между ними и 0.25мм от второго слоя платы.

Все это очень огорчает предварительной ценой на создание платы…
  • Есть ли какие предложения по упрощению/улучшению схемы, чтобы перейти на 4-е слоя?
  • Можно ли как-то уменьшить требования к минимальным допускам (речь в основном про BGA)?
  • Где можно заказать прототип платы с указанными требованиями не очень дорого?
Файлы в топике: schema.zip

Комментарии (57)

RSS свернуть / развернуть
А что это за вундервафля? Выглядит как что-то вроде дока для смартфона.
Зачем столько раздельных преобразователей питания? Может быть, стоило поставить чип, объединяющий в себе несколько преобразователей (типа тех, что используются в цепях питания см артфонов, планшетов и прочего)?
0
  • avatar
  • Vga
  • 06 апреля 2015, 00:11
Чем рисовал блок-схему?
0
DipTrace
0
Да. Док для смарта.
0
А какого назначение этого дока? И зачем ему семь портов USB 3.0?
0
По питанию: там большая моща нужна. На каждую TUSB до 0.8А по линии 1.1v.
0
Эти чипы обычно довольно мощные и вполне должны потянуть указанные на блоксхеме нагрузки.
0
Можешь кинуть примет такого чипа?
0
Увы, я с ними не работал вообще. Но у ti точно есть чипы этого класса. Еще б я помнил хотя название класса… То ли супервизор питания (но врядли), то ли контроллер питания, то ли хз.
0
Я уже нашел. Спасибо. Они получаются, с учетом обвеса, не много дороже и занимают больше места. Нет смысла их использовать (
Но спасибо. Теперь буду знать…
0
не много дороже и занимают больше места
Второе удивляет.
0
я использую lmz21701 это 3.5х3.5mm микросхема. из обвязки только 3 конденсатора и 2 резистора. размеры преобразователя на 1А 9х10мм.
0
А специализированные микросхемы? Вроде они тоже невелики, что-то вроде 6х6мм QFN.
0
У всех чипов ARM Cortex-A идет в комплекте мощный жук питания с медным брюхом на все необходимые U и с весьма порядочными токами. У Allwinner и т.п. и у TI тоже, т.к. у них есть куча чипов Cortex-A. Искать надо там.
0
Я про них и говорю.
0
Слепые переходные — это удорожание на 50% и более, как правило.
Я трассировал TUSB7340. Всё там нормально получалось с 0.1\0.1. Плату делал в резоните.
Но у Вас тут SN65DSI86, что создает определенные трудности. Читали www.ti.com/lit/an/slla343/slla343.pdf? Там, судя по картинкам, они сделали зазор из внутреннего ряда 0,075 и проводник 0,1 или меньше. У нас такого не сделают, надо в китае заказывать. Но можно без слепых обойтись, на мой взгляд. Или же делать площадки не 0,25, как рекомендуют, а меньше. Но тогда будут проблемы с монтажом. Если на попробовать — может и прокатит. Как серийное изделие — наверное не стоит. Хотя, опять же, надо смотреть, что получается с переходными по питанию под bga. Если там влезает 0.2\0.5, то возможно стоит заморачиваться с другими падами для bga. Если нет — то смысла мудрить нету.

По трассировке. Может это проблемы маленького изображения, но на вскидку я бы сказал, что внутри пар ss много где в местах скосов есть изменение ширины зазора, что приведет к изменению импеданса в этом месте. И нет выравнивающих змеек (хотя не совсем понятно, насколько там разница действительно) внутри пары — в даташите написано, что должно быть меньше пяти милсов.

А по схеме (кстати, где она?) надо бы добавить tvs-ов на дифф. пары.
0
Про слепые переходы — это пичально… Значит надо многое переделать…

Читал. У Резонита написано что они могут сделать 0.075 дорожку и 0.075 зазор? Нагло врут Вводят в заблуждение?
Если в Китае, где посоветуете (никогда не заказывал)?
0.3\0.5 лезет. Я так вывел землю и питание на другую сторону.

ПО трассировке:
1) Многие пары еще не тюнил. Просто бросил, посмотрел что ок и все.
2) Там где проверял импендас, чтобы выяснить точные данные, на горизонталях/вертикалях расстояние 0.1мм, а на диагоналях 0.12мм. Насколько это критично?

В прототип я не планирую tvs. Потом посмотрим…
0
У Резонита написано что они могут сделать 0.075 дорожку и 0.075 зазор? Нагло врут Вводят в заблуждение?
могут, но очень дорого и по особой договоренности. с усложнением допусков брак стремится к 100%, что не может не сказаться на цене готовой платы.
0
Куча микросхем от TI, а процессор от ST :)
0
Дешевле )
0
насколько я понимаю ЭМС, дифференциальные пары допускают разрывы GND под собой, но только определенным способом:
0
Что значит «разрывы GND»?
0
в паинте к сожалению не просто сделать заливку таким образом чтобы показать зазор. Красный слой — это сплошная GND. А дорожка на этом слое делает разрыв GND под дифференциальной парой. Так вот, именно такие разрывы допустимы. Однако злоупотреблять такими вещами не рекомендуется. Лучше всего конечно — целый полигон. Но если из-за одного места всплывает вопрос о увеличении слоев и значительном удорожании проекта — это решение может стать альтернативой.
0
по конденсаторам вверху: А в чем проблема? Здесь важно понимать, что если стоит конденсатор малой емкости, то для того, чтобы уменьшить индуктивность дорожек питания. Однако переходное отверстие, которым соединяется конденсатор так же имеет индуктивность. Как вариант для уменьшения индуктивности его(отверстие) нужно делать побольше (максимально возможным). В этом собственно и весь смысл. Дальше: конденсаторы правильнее заземлять вот таким способом:
0
0
Но там где стоят конденсаторы + еще 2 преходных (на питание и на GND) диф-пара будет не сбалансирована.


Если конденсаторов нет, то я пары сразу увожу на другой слой (если надо).
Если конденсаторы есть, то:
1) я вынужден делать выводы длиннее, т.е. взаимовлияние диф-пар больше.
2) Рядом с диф-парами идут проводники VCC и GND. При этом с другой стороны их нет. Насколько этот дисбаланс важен вообще и в данном случае? Расстояние там получается < 3x сечений пары (а скорее < 2x)
0
IMHO имеет смысл подводить питание через переходное отверстие между контактами конденсатора, а от конденсатора уже на ногу микросхемы. В этом случае индуктивность переходного отверстия не будет играть существенной роли. Точно так же можно расположить и переход на земляной полигон. Я читал статью по оптимальному расположению переходных отверстий для блокировочных конденсаторов и там рекомендовалась именно такая схема расположения отверстий (и подтверждалась данными соответствующих измерений). И еще: имеет смысл располагать переходное отверстие как можно ближе к паду конденсатора, даже с частичным перекрытием (единственное ограничение — что бы сама дырка не наползала на пад). Можно, конечно, и прямо в падах отверстий налепить, но такой вариант не очень хорошо работает с мелкими компонентами (в отличие от более крупных, типа тех же QFN) и могут быть сложности при более-менее массовой сборке.
0
Добрый день, EVSI!
Переходное между выводов конденсатора не влезает. там 0201.
А можно ссылку на статью? Там учитывается наличие диф-пары рядом?
0
Понятно. Тогда имеет смысл сбоку ставить переходное по питанию, как можно ближе к паду. Смысл в том, что сначала дорожка идет к конденсатору и только потом на чип.

Ссылку с удовольствием дал бы, если бы она была :(
0
Сбоку — не куда. Получается — только на второй стороне. Там как раз получитсья поставить рядом с переходным…
0
IMHO имеет смысл подводить питание через переходное отверстие между контактами конденсатора, а от конденсатора уже на ногу микросхемы. В этом случае индуктивность переходного отверстия не будет играть существенной роли
Не всегда так. Если имеются сплошные слои GND и VCC, расположенные между специальным диэлектриком, то эти слои образуют своего рода конденсатор с офигительно минимальной индуктивностью. В данном случае (если это имеется в наличии) имеет смысл соединять питалово микросхем как можно ближе к полигонам. Там скорость реакции на изменения что-то около 0.1нс, а конденсатор, пусть даже керамический, он отвечает за более медленные процессы, в области 1 — 100нс.
0
Сплошных слоев VCC нет. Есть только сплошная земля.
0
кстати, это есть очень большая проблема для устройств, работающих на частоте ГГц и выше.
0
0
На это не обращай внимание. Я еще не все диф-пары причесал. Точнее почти никакие. Я их побросал — чтобы понять общую компановку. Когда все устаканиться — каждую пару проверю — настрою.
0
Эта ошибка там по всеё плате.
Нууу, если придираться, то и повороты не согласованы. И углы смягчить бы. Но, как я проверял, 3.0 работает и так.
0
Я знаю. Не имеет смысла тюнить пары, если сама компоновка постоянно меняется. А DipTrace не умеет сам делать дифы. Там все руками…
0
Смягчить — это сделать круглыми? Или я не понял… Т.к. я везде использую 45град. на поворотах…
0
Я ещё убираю уголки. Делаю скругление с небольшим радиусом. В материнках подглядел, когда приглядывался.
0
позвольте поинтересоваться — а что за смартфон, у которого наружу DSI & HSIC выходят?
0
  • avatar
  • Doka
  • 06 апреля 2015, 13:15
ИМХО, любой. Экраны у всех DSI. USB у всех есть…
0
Ну, USB 3.0, как мне кажется, не у всех смартов пока…
0
USB 3.0 есть у моего Самсунга Нот 3… реально FullHD фильмы быстро качаю в полёт… и заряжается быстро.
У новых смартов опять USB 2.0 — проблема с отваливающимися от платы разъёмами :(
позвольте поинтересоваться — а что за смартфон, у которого наружу DSI & HSIC выходят?
ИМХО, любой. Экраны у всех DSI.
и неразборные корпуса… так что все прочие интерфейсы кроме беспроводных недоступны :)
0
реально FullHD фильмы быстро качаю в полёт…
Хм. Мне казалось, у SD-карт скорость записи ниже, чем способен прокачать USB 2.0. Или у него быстрый внутренний накопитель?
0
Карточка >10 мбайт/сек и ускорение за счёт буфера в большой оперативке (?)… особо не разбирался, но есть с чем сравнивать…
на СГС2 с USB 2.0 иногда не хватало времени перекачать даже 1,5 ГБ в последний момент :(
Либо перекачать снятые гигабайты…

По теме… плата нерентабельная по размерам :(
Разъёмы — вертикальные этажерки нужны… как на матерях
0
Карточка >10 мбайт/сек
А USB 2.0 прокачивает 30МБ/с. Разница между USB 2.0 и USB 3.0 на таких картах не будет заметна. Вот винты и SSD — там да, там USB 3.0 очень кстати.
0
Только вот для чего и что это за загадочное устр-во? Тайна сия мучает меня до сих пор :DDD Но афтар что-то молчит или юлит и напускает загадочной дымки.
0
Никакого загадочного устройства. Хочу подключить смарт.
0
Резонит отпал, т.к. переходные 0.2\0.4 они ЗАКАЗЫВАЮТ в Китае.
Итого: где порекомендуете заказывать плату?
0
И еще вопрос: есть ссылки на принцип ценообразования производства PCB и отдельно — монтаж? От чего зависит?
Например: у меня ТОЧНО будет один разъем на нижней стороне. Если еще и конденсаторы по питанию перенести вниз — сильно измениться стоимость монтажа?
0
Есть смысл вот тут подобрать список производителей, всем послать свои требования и ждать что ответят.
Те, кем я уже пользовался все делают только 4 слоя максимум.
+1
Спасибо
0
Я не понимаю в чем проблема? Инф.поддержка TI как раз и отличается тем, что рассчитана даже на нуба начинающего/низкоквалифицированного инженера: к своим чипам они наваливают целую гору из рефер.дизайна вместе с готовыми лэйаутами, футпринтами, BOM и даже иногда с онлайновыми визардами для расчетов.

Кроме того, у них почти всегда есть уже готовая и работающая тестовая платка с искомым чипом, которую остается только заказать, оплатить и получить для дальнейшей работы. В данной тестовой платке они уложились с этим 4-хпортовым USB 3.0 хабом TUSB8041 в 4-хслойную PCB с классом точности 4.4/5 mil.

Смотрим как сделано, берем за основу и занимаемся этим весьма нудным и кропотливым трудом, т.е. проектированием PCB. Потом ищем китайский PCB-сервис, который изготовит платы такого класса точности и готовим монету.
+2
Да. Все уже изучено и проанализировано.
Проблема не в USB :) И не 6-сти слоях. У меня есть пара мыслей как уложиться в 4 слоя.
Проблема в Video. Там BGA, которая требует проводников 0.075\0.075. А это, как ни странно, совсем другой класс платы (
0
А это, как ни странно, совсем другой класс платы
Ничего странного на таких нормах. В этом диапазоне каждый шаг дается с трудом в массовом производстве и часто требует замены оборудования и техпроцессов.
0
Но проблема с video разрешена, путем замены микросхемы. Теперь там будет не BGA, а QFN 0.28\0.5.
В целом, пока все. Всем спасибо.
0
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.