FR4 PCBのI2Cライントレースのルーティングにビアを配置できますか？

MSP430FR2633マイクロコントローラーとADS122C04IPWR DACを100kHzのI2Cで使用しています。

2層PCBのビアを介してI2Cラインを配線できますか？

I2Cの速度では、ビアはまったく問題を引き起こしません。

少なくとも、トラックの抵抗、容量、インダクタンスに関しては問題ありません。ただし、2層のボードを使用している場合は、両方の層を体系的に使用することをお勧めします。そうしないと、問題が発生する可能性があります。

多くの人が行うことは、基板の1つの層を接地することです。これは一般的にうまく機能しますが、他のレイヤーで「1つのトラック」だけを走らせて地面を切り始めるまでは。このトラックが「別のもの」と別のトラックによって結合されると、地面はレースカーテンのように見えます。それはその仕事をしません、そして、特にあなたが経験が浅い場合、それをどこにどのようにつなぎ合わせるかを決定することは困難です。さらに悪いことに、すべてのトラックをルーティングし、「銅を注ぐ」ことで、これが良好な接地面になることを期待しています。

信号に2つのレイヤーを使用している場合は、計画から始めるのがはるかに適切です。「マンハッタン」の追跡配置を使用します。一方の層は東西、もう一方の層は南北です。「グリッドのある地面」から始めて、10mmごとに平行な線路を置き、すべての交差点でそれらを経由します。これは、グラウンドプレーンとほぼ同じように機能し、I2Cの速度でもまったく同じです。これで、どこからでもどこでもトラックを実行する体系的な方法が得られ、既存の地面の連続性を損なうことなく、ボードの反対側の必要な場所に正確にジャンプできます。

別の方法としては、グランドプレーンを使用することですが、すべての信号について信号層に留まることで、グランドプレーンを切断しないようにします。コンポーネントの下にトラックを渡すことにより、トラックをクロスします。この目的のために「ゼロオーム」の抵抗器を購入できますが、1または10オームの抵抗器でも、I2C抵抗レベルのワイヤと同じくらい優れています。

一般的に-はい。100 kHzの信号は非常に寛容です。SDAとSCLの両方を同じように、近接してルーティングしてください。

また、I2Cの合計容量制限が400 pFであることに注意してください（トレースが本当に長い場合、この問題が発生する可能性があります）。

問題はないはずです。問題なく最大800 kHzで動作するI²Cのビアを使用しています。

私が見た中で最悪だったのは不良ビアで、I²Cラインに直列抵抗が発生しました。これはボードのスルーレートに影響を与えたため、I²C通信が失敗しました。しかし、それはプロトタイプボード上であり、これまでのところプロダクションボードでは発生していません。

100kHzは動きやすいです。私たちの機器には、システムのお客様交換可能部分にI2C EEPROMが取り付けられているため、その部分が交換されたときのキャリブレーションの変更は、コントローラーによって自動的に読み取られます。このためのケーブルは数メートルにもなる可能性があり、これまでのところ問題なく動作しています。確かに低容量のケーブルはありますが、PCBビアは大した問題ではありません。

ただし、100kHzは元のI2C標準周波数ですが、これで終わりではありません。I2Cの「高速モード」では最大400kHz、「高速モードプラス」では最大1MHz、「高速モード」では最大3.4MHzが可能です。データシートを見ると、DACは最大1MHzの「Fast Mode Plus」をサポートしています。100kHzにとどまっている限り、問題が発生するのに十分な速度ではないため、基本的に好きなことを実行できますが、将来的に高速化したい場合は、より高速なデジタル信号の設計ルールを検討する必要があります。

ただし、DAC自体は1秒あたり2Kサンプルしか管理できません。24ビットDACと関連するI2Cオーバーヘッドの場合、データ転送は100kHzリンクの帯域幅の約70〜80％しかかかりません。同じI2Cリンクに複数のDACがある場合は、より高速なリンクを使用してそれらすべてにサービスを提供することができますが、DACが1つしかない場合は、100kHzよりも高速にする理由はありません。