Forum: Platinen USB FullSpeed Leiterbahnführung: praktische Erfahrungen


von Nik D. (y2kicn)


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Vorneweg: Ich bin mir den Angaben der Full / High-speed Spec. von USB 
bezueglich Leiterplattendesigns durchwegs bewusst.

Ich habe die Ehre, auf einem Board USB zu implementieren, für welches 
die HW schon seit Jahren existiert und nur noch der Treiber geschrieben 
werden muss.

Nach genauerem Betrachten der Leiterbahnführung denke ich aber, dass 
ebendiese eine Implementation erschweren, wenn nicht sogar 
verunmöglichen wird.

Ein paar Eckdaten:
Auf dem PCB sind die D+ und D- traces schaetzungsweise etwa 12 bis 15cm 
lang, durchlaufen auf dieser Strecke jeweils 4 bis 5 vias, sind nur auf 
etwa 80% der Strecke parallel ausgeführt und werden auch noch über ein 
Relais geführt.

Zwischen VBUS und +5V hängt lediglich eine Schmelzsicherung, aber keine 
Induktivitaet.

Allerdings: Der USB Bus ist hier das hochfrequenteste Signal auf dem 
ganzen Board, alles andere läuft auf maximal 4Mhz, wenn nicht weniger.

Ich bin mir nicht sicher, wie gross hier meine Hoffnungen sein sollten
eine funktionstüchtige USB Implementation hinzukriegen, daher wäre ich 
um Erfahrungswerte über abenteuerliches USB-geroute, welches dennoch 
funktioniert, echt dankbar.

von Easylife (Gast)


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Nik D. schrieb:
> Auf dem PCB sind die D+ und D- traces schaetzungsweise etwa 12 bis 15cm
> lang, durchlaufen auf dieser Strecke jeweils 4 bis 5 vias, sind nur auf
> etwa 80% der Strecke parallel ausgeführt und werden auch noch über ein
> Relais geführt.

Hört sich übel an.
Meiner Erfahrung nach kann auf kurzen Strecken (so bis 1cm) mal von 90R 
diff. abgewichen werden. Aber 12-15cm hört sich fuchtbar an.

> > Zwischen VBUS und +5V hängt lediglich eine Schmelzsicherung, aber keine
> Induktivitaet.

Wenn das Gerät durch den EMV Test kommt, spielt das keine Rolle.

Mehr Sorgen würde ich mir über die D+ D- Leitungen machen.
Zusätzlich zu den o.g. Punkten ist vermutlich auch Z_diff = 90R 
überhaupt nicht berücksichtigt und die Länge von D+ und D- nicht 
ausbalanciert.
Im schlimmsten Fall findest du unter D+ D- auch noch eine unterbrochene 
GND Plane, dann wird's ganz übel.

Am Ende kannst du es nur ausprobieren, oder besser gleich ein Harware 
Redesign anregen. Geht ja auch um spätere Betriebssicherheit, und solche 
Böcke in den USB Leitungen sind auf keinen Fall günstig.

von Nik D. (y2kicn)


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Easylife schrieb:
> Im schlimmsten Fall findest du unter D+ D- auch noch eine unterbrochene
> GND Plane, dann wird's ganz übel.

Unter D+, D- ist jeweils leider erst gar keine Groundplane vorhanden, 
das vergass ich noch vollends zu erwähnen...

EDIT: Wie ich gerade sehe scheinbar doch - scheint naemlich ein 4-Lagen 
Aufbau zu sein. (Wie gesagt, leider fehlen mir die CAD Files..)

>und die Länge von D+ und D- nicht
>ausbalanciert.

Rein von Auge ist es schwer zu beurteilen (ich habe leider die CAD Files 
nicht), es sieht jedoch so aus, dass die Längen zumindest +/- 3mm gleich 
lang sind. (Der Bereich in welchem die Bahnen nicht parallel geführt 
sind ist relativ klein)

Ich werde es demnach wahrscheinlich dennoch einfach mal ausprobieren, 
vielleicht habe ich ja Glück ;-) - Danke für deine Antwort!

: Bearbeitet durch User
von Grendel (Gast)


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Funktionsfähiges etwas abenteuerliches Fullspeed USB Routing habe ich 
schon gesehen, aber nur über max. 5cm oder so und nur max. 2 Vias.
Sowas wie Du beschreibst noch nicht...

Wenn es so an EINEM Rechner läuft, heisst das dann aber noch lange 
nicht, dass es auch an jedem anderen und an allen verschiedenen 
chinesischen 5 Euro Hubs und 2 Euro Kabeln mit 3m Länge problemlos 
laufen wird  ;-)

Also kann funktionieren (da nur "langsames" Fullspeed USB) aber das muss 
es nicht in allen Betriebsbedingungen...
Und selbst wenn es funktioniert könnte beim EMV Test immer noch 
Endstation sein.

von Martin (Gast)


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Frage mich was man bei Fullspeed 12 Mbit überhaupt falsch machen kann, 
sind doch nur 2 Differential Pairs.
Ich route hin und wieder Highspeed bis 300 Mbit und hatte damit auch 
noch keine Probleme.
Habe auch schon bis zu 50cm auf Leiterplatten gesehen und gestückelte 
Verkabelungen bis 7M wo die 300mbit auch problemlos funktioniert haben.
Wenn man's tatsächlich überprüfen will benötigt man wohl ein besseres 
Oszilloskop um das Eye Diagram zu überprüfen.
Probleme waren meistens irgendwie im Treiberbereich zu finden.

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