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USB电路板layout不得不看的7条建议

电子发烧友网 2019-06-27 11:49 次阅读

USB是一种快速、双向、同步传输、廉价、方便使用的可热拔插的串行接口由于数据传输快,接口方便,支持热插拔等优点使USB设备得到广泛应用。目前,市场上以USB2.0为接口的产品居多,但很多硬件新手在USB应用中遇到很多困扰,往往PCB装配完之后USB接口出现各种问题

比如通讯不稳定或是无法通讯,检查原理图和焊接都无问题,或许这个时候就需怀疑PCB设计不合理。绘制满足USB2.0数据传输要求的PCB对产品的性能及可靠性有着极为重要的作用。

USB协议定义由两根差分信号线(D+、D-)传输数字信号,若要USB设备工作稳定差分信号线就必须严格按照差分信号的规则来布局布线根据笔者多年USB相关产品设计与调试经验,总结以下注意要点:

1.在元件布局时,尽量使差分线路最短,以缩短差分线走线距离(√为合理的方式,×为不合理方式);

2.优先绘制差分线,一对差分线上尽量不要超过两对过孔(过孔会增加线路的寄生电感,从而影响线路的信号完整性),且需对称放置(√为合理的方式,×为不合理方式);

3.对称平行走线,这样能保证两根线紧耦合,避免90°走线,弧形或45°均是较好的走线方式(√为合理的方式,×为不合理方式);

4.差分串接阻容,测试点,上下拉电阻的摆放(√为合理的方式,×为不合理方式);

5.由于管脚分布、过孔、以及走线空间等因素存在使得差分线长易不匹配,而线长一旦不匹配,时序会发生偏移,还会引入共模干扰,降低信号质量。所以,相应的要对差分对不匹配的情况作出补偿,使其线长匹配,长度差通常控制在5mil以内,补偿原则是哪里出现长度差补偿哪里;

6.为了减少串扰,在空间允许的情况下,其他信号网络及地离差分线的间距至少20mil(20mil是经验值),覆地与差分线的距离过近将对差分线的阻抗产生影响;

7.USB的输出电流是500mA,需注意VBUS及GND的线宽,若采用的1Oz的铜箔,线宽大于20mil即可满足载流要求,当然线宽越宽电源的完整性越好。

普通USB设备差分线信号线宽及线间距与整板信号线宽及线间距一致即可。然而当USB设备工作速度是480 Mbits/s,只做到以上几点是不够的,我们还需对差分信号进行阻抗控制,控制差分信号线的阻抗对高速数字信号的完整性是非常重要的。

因为差分阻抗影响差分信号的眼图、信号带宽、信号抖动和信号线上的干扰电压。差分线阻抗一般控制在90(±10%)欧姆(具体值参照芯片手册指导),差分线阻抗与线宽W1、W2、T1成反比,与介电常数Er1成反比,与线间距S1成正比,与参考层的距离H1正比,如下图是差分线的截面图。

下图为四层板的参考叠层,其中中间两层为参考层,参考层通常为GND或Power,并且差分线所对应的参考层必须完整,不能被分割,否则会导致差分线阻抗不连续。若是以图 2叠层设计四层板,通常设计时差分线采用4.5mil的线宽及5.5mil的线间距既可以满足差分阻抗90Ω。

然而4.5mil线宽及5.5mil线间距只是我们理论设计值,最终电路板厂依据要求的阻抗值并结合生产的实际情况和板材会对线宽线间距及到参考层的距离做适当的调整。

以上所描述的布线规则是基于USB2.0设备,在USB布线过程中把握差分线路最短、紧耦合、等长、阻抗一致且注意好USB电源线的载流能力,掌握好以上原则USB设备运行基本没问题。

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前两天,商务部披露,今年春节期间,全国零售和餐饮企业实现销售额约10050亿元,比去年春节黄金周增长8.5%。
的头像 华强芯城官网 发表于 02-12 17:52 1774次 阅读
电子工程师开年采购的一百种方式,这一种最划算

电子工程师会常犯的21点错误总结

是人就会犯错,何况是工程师呢?虽然斗转星移,工程师们却经常犯同样的错误!下面,就请各位对号入座,看看....
的头像 EDA365 发表于 02-03 12:48 766次 阅读
电子工程师会常犯的21点错误总结

作为一名初来乍到的学生,我是如何走上电子这条不归路

本文为十周年征文来稿,活动还在就行中欢迎烧友们拉到文章底部了解参加 对活动有疑问欢迎联系小助手(微信....
的头像 十周年征文 发表于 01-28 14:19 2522次 阅读
作为一名初来乍到的学生,我是如何走上电子这条不归路

看程序媛小姐姐如何在电子行业中稳中求进

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的头像 十周年征文 发表于 01-28 14:19 2352次 阅读
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做硬件设计八年了,下一步该如何选择?

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的头像 十周年征文 发表于 01-23 15:12 3689次 阅读
做硬件设计八年了,下一步该如何选择?

我与嵌入式的爱恨纠葛

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的头像 十周年征文 发表于 01-23 15:12 2109次 阅读
我与嵌入式的爱恨纠葛

从事ADAS方面的硬件设计工作技术感悟

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的头像 十周年征文 发表于 01-23 15:12 1997次 阅读
从事ADAS方面的硬件设计工作技术感悟

多年来我不曾被定义为“男人婆”,“工作狂”,而我的技术能力总会得到尊敬的技术生涯

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的头像 十周年征文 发表于 01-23 15:12 1860次 阅读
多年来我不曾被定义为“男人婆”,“工作狂”,而我的技术能力总会得到尊敬的技术生涯

花几个小时,就挣3000块,这个福利就等工程师来了!

发表于 01-21 10:30 250次 阅读
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发表于 01-10 15:27 3次 阅读
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【E2E】面对电路和代码的工程师,这里可以让技术成就梦想!

这里有30场专属电子工程师的技术沙龙,或许看到这个文章的时候,你还是的一个每天面对电路和代码的工程师....
的头像 Duke 发表于 12-25 18:29 0次 阅读
【E2E】面对电路和代码的工程师,这里可以让技术成就梦想!

围观这三款电动牙刷拆解,工程师绝对不会后悔!

资深应用工程师,10年工作经历,从事电源芯片技术支持服务工作。经历芯片设计,芯片应用开发测试,产品市....
的头像 Duke 发表于 12-11 13:56 0次 阅读
围观这三款电动牙刷拆解,工程师绝对不会后悔!

大拆解!工程师现场揭秘这三款电动牙刷

本次直播由聚丰开发资深硬件工程师马坤主讲,事业部总经理戴上举指导,韦苗负责技术支持,通过对三款知名品....
的头像 Duke 发表于 12-07 15:40 0次 阅读
大拆解!工程师现场揭秘这三款电动牙刷

从“赋能”与“创新”着手, 激发中国工程师无限潜能!

TE Connectivity副总裁兼中国区总经理来咏歌指出,“我们非常崇尚工程师精神和文化,并积极....
的头像 Duke 发表于 11-01 10:08 3618次 阅读
从“赋能”与“创新”着手, 激发中国工程师无限潜能!