Czy mogę umieścić przelotki w trasach śledzenia linii I2C na płytce FR4?

11

Używam mikrokontrolera MSP430FR2633 i przetwornika cyfrowo-analogowego ADS122C04IPWR nad I2C przy częstotliwości 100 kHz.

Czy mogę trasować linie I2C przez przelotki w 2-warstwowej płytce drukowanej?

— Abhishek Parikh
źródło

3

Wydaje się niepotrzebnie bolesne, aby to zrobić za pomocą zaledwie 2 warstw. Czy jest jakiś ważny powód? Koszt nie jest prawidłowym powodem.

— Lundin,

4

Jeśli prototypujesz coś jako hobbysta z pieniędzmi z własnej kieszeni, koszt jest bardzo ważnym powodem. Deski dwuwarstwowe są tanie. Ponad 2 warstwy stają się bardzo drogie.

— Tristan

1

@Lundin Cena za 10 desek wzrośnie z 7,24 USD do 34,24 USD, jeśli ustawisz 4 warstwy. To istotne dla hobbystów.

— Navin

2

@Navin Nie mam pojęcia, gdzie kupujesz PCB, ale ciężko się oszukasz.

1

@Amarth Zapraszamy do połączenia lepszego dostawcy. Zawsze wybieram pcbshopper.com . Pamiętaj, że moje ceny obejmują wysyłkę do USA.

— Navin

27

Przy prędkościach I2C przelotki nie powodują żadnych problemów.

Przynajmniej żadnych problemów w zakresie rezystancji toru, pojemności lub indukcyjności. Jeśli jednak masz 2-warstwową planszę, najlepiej jest używać obu warstw systematycznie, w przeciwnym razie możesz popaść w problemy.

To, co wiele osób robi, to poświęcenie jednej warstwy planszy na ziemię. Zasadniczo działa to dobrze, dopóki nie zaczną rąbać ziemi „tylko jedną ścieżką” na drugiej warstwie. Kiedy do tego utworu dołącza „tylko kolejny”, a drugi, ziemia wygląda jak koronkowa kurtyna. Nie spełnia swojej roli i trudno jest ustalić, gdzie i jak ponownie go połączyć, szczególnie jeśli nie masz doświadczenia. Co gorsza, niektórzy poprowadzą wszystkie trasy, a następnie wykonają „nalewanie miedzi” w nadziei, że będzie to dobry samolot naziemny.

Jeśli używasz 2 warstw sygnałów, o wiele lepiej zacząć od planu. Użyj układu śledzenia „Manhattan”, wschód-zachód na jednej warstwie, północ-południe na drugiej. Zacznij od „siatki”, układaj równoległe tory co około 10 mm i za ich pośrednictwem na każdym skrzyżowaniu. Działa to prawie tak samo jak płaszczyzna uziemienia, a przy prędkościach I2C jest absolutnie tak samo dobry. Teraz masz systematyczny sposób prowadzenia toru z dowolnego miejsca, w dowolne miejsce i możesz przeskoczyć na drugą stronę planszy dokładnie tam, gdzie potrzebujesz, bez zakłócania istniejącej ciągłości podłoża.

Alternatywą jest użycie płaszczyzny uziemienia, ale aby uniknąć jej pocięcia, pozostając na warstwie sygnału dla wszystkich sygnałów. Przecinaj ścieżki, przepuszczając ścieżki pod komponentami. W tym celu można kupić rezystory zerowe, chociaż rezystancja 1 lub nawet 10 omów będzie równie dobra jak drut przy poziomach rezystancji I2C.

— Neil_UK
źródło

2

Aby uniknąć rozdrobnienia płaszczyzny podłoża, pomaga ona utrzymywać na niej jak najkrótsze ścieżki. Używaj go tylko do krzyżowania torów, a nie do pokonywania jakiejkolwiek odległości. Pomaga również spojrzeć na rzeczywistą odległość elektryczną między elementami do wspólnej ziemi. Na przykład od czapek odsprzęgających do układu scalonego, które mają rozdzielić (często ludzie patrzą tylko na przewód VDD).

— Michael

1

@Michael Masz oczywiście rację. Byłem rozdarty między tym, że w ogóle nie wspomniałem o układzie, a udzieleniem dokładnej odpowiedzi dotyczącej układu. Być może ta częściowa odpowiedź przypada między dwoma stołkami. To, jak poradzimy sobie z problemami z uziemieniem, zależy tak bardzo od doświadczenia.

— Neil_UK

9

Ogólnie - tak. Sygnał 100 kHz jest bardzo wybaczający. Pamiętaj, aby trasować zarówno SDA, jak i SCL w podobny sposób, blisko siebie.

Pamiętaj również o całkowitym limicie pojemności I2C wynoszącym 400 pF (możesz napotkać ten problem, jeśli ślady byłyby naprawdę długie).

— filo
źródło

8

Nie powinno być problemu. Używamy przelotek na I²C, które działają do 800 kHz bez żadnych problemów.

Najgorsze, co widziałem, to zły sygnał, który spowodował szeregowy opór w linii I²C. Wpłynęło to tak bardzo na szybkość narastania płyty, że komunikacja I²C nie powiodła się. Ale to było na płycie prototypowej i jak dotąd nigdy nie miało miejsca na płycie produkcyjnej.

— Arsenał
źródło

6

100 kHz jest dość łatwy do przenoszenia. Nasz sprzęt ma pamięci EEPROM I2C zamontowane w części systemu wymienianej przez klienta, dzięki czemu zmiany kalibracji po wymianie tej części będą automatycznie odczytywane przez sterownik. Kable do tego mogą mieć długość metrów, a jak dotąd działa dobrze. Wprawdzie mamy kable o niskiej pojemności, ale mimo to PCB przez to nie jest wielka sprawa.

Zauważ jednak, że chociaż 100 kHz to oryginalna standardowa częstotliwość I2C, to nie koniec historii. I2C „Fast Mode” pozwala na do 400 kHz, „Fast Mode Plus” pozwala na 1 MHz, a „High-Speed Mode” pozwala na 3,4 MHz. Patrząc na arkusz danych, Twój DAC obsługuje „Fast Mode Plus” do 1 MHz. Tak długo, jak utrzymujesz częstotliwość 100 kHz, możesz w zasadzie robić, co chcesz, ponieważ nie jest wystarczająco szybki, aby to miało znaczenie, ale jeśli chcesz iść szybciej w przyszłości, powinieneś zbadać zasady projektowania szybszych sygnałów cyfrowych.

To powiedziawszy, sam DAC może jednak zarządzać jedynie próbkami 2K na sekundę. W przypadku 24-bitowego przetwornika cyfrowo-analogowego plus związanego z nim narzutu I2C przesyłanie danych zajmie tylko około 70–80% przepustowości łącza 100 kHz. Jeśli masz wiele przetworników cyfrowo-analogowych na tym samym łączu I2C, możesz użyć szybszego łącza, aby obsłużyć je wszystkie, ale jeśli masz tylko jeden przetwornik cyfrowo-analogowy, nie masz powodu, aby iść szybciej niż 100 kHz.

— Graham
źródło