« BGAをリワークして、Cosmo-Zの修理成功 | トップページ | Cosmo-Z Mini特注版の基板が出来上がってきた »

2019.03.14

ZYNQのSDカード用クロックと終端抵抗

ZYNQの試作基板を設計して、今日、ようやく出図ができました。

しかし、出図後に、SDカードのクロックに終端抵抗を入れ忘れていたことに気が付きました。

Sd_noclk1

Sd_noclk2

このSDクロックは、基板の内層を通っているので、軽微なパターン修正では抵抗を挿入できません。

ちなみに、Cosmo-Zでは開発初期の試作機でこのSD_CLKを入れ忘れて、何か苦労して、量産機からは22Ωの直列終端抵抗を入れるようにした記憶があります。

Cosmoz_sdclk

↑はCosmo-Zの現行バージョンの回路図ですが、ちゃんと、22Ωが入っています。ちなみに、ZYBOでは40.2Ω、TE0720では33Ωが入っているので、SD_CLKには何かしらの直列終端が必要なのでしょう。

この終端抵抗がないとどうなるのでしょうか。

手元にあるCosmo-Zを使ってZYNQのSDカード用クロックの終端抵抗の効果を実験してみました。

まずはCosmo-Zの通常のSDクロック波形を示します。22Ωを介した状態です。MIO Bank501の振幅は1.8Vです。ちょっとリンギングが出ていますが、許容範囲です。

Sdclk22ohm

 

この抵抗をショートして0Ωにしました。つまり直列終端がない状態です。信号線の長さは135mmです。FPGAを大きく迂回しているので結構な長さがあります。

Sdclk0ohm

かなりリンギングが激しくなっているのがわかります。一応これでもSDカードからZYNQは起動できますが、不安がいっぱいです。

では、直列終端抵抗を使わずにリンギングを治めるにはどうすればよいでしょうか?

一つのテクニックとして、AC終端というのがあります。

回路的にはこんな感じです。

Acterm

目的のICのインピーダンスが高いため、電圧が反射して戻ってくるのがリンギングの原因なので、目的のICの近くで低いインピーダンスの抵抗でGNDに落とせばよいのです。しかし抵抗だけをつなぐと電圧レベルが減ってしまうし電力がもったいないので、コンデンサをつけます。

ここでは100Ωと33pFにしましたが、値は適当でかまいません。本当はプリント基板上の配線のインピーダンスと合わせるのがベストですが、そこまで精度は要求されません。

Actern_exam

直列終端をなくしてAC終端だけにした場合の波形はこちらです。

Sdclk0ohm_acterm

直列終端よりもむしろ綺麗になりました。

直列終端が使えないとき(入れ忘れたとき)や、クロックのリンギングが気になる場合には、ぜひAC終端を試してみてください。

きっと何かが変わるはずです。

|

« BGAをリワークして、Cosmo-Zの修理成功 | トップページ | Cosmo-Z Mini特注版の基板が出来上がってきた »

コメント

コメントを書く



(ウェブ上には掲載しません)




« BGAをリワークして、Cosmo-Zの修理成功 | トップページ | Cosmo-Z Mini特注版の基板が出来上がってきた »