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静电放电保护时怎样维持USB信号完整性

2011年11月25日 11:22 次阅读

  随着常见文件的大小持续增加,高数据率也变得越来越重要。在这种等级的数据率,为数据线路增加任何电容都可能造成信号波形失真,导致数字数据传输的中断和/或故障。这就对USB2.0接口上使用的静电放电(ESD)保护器件提出了更高的要求。ESD保护器件在正常数据传输期间必须对信号保持透明状态,而在系统级ESD兼容性测试或应用现场中遭受实际ESD事件时,必须使受保护对象免受损伤或干扰。

  USB2.0眼图

  可以使用眼图来评估增加电容对带宽和信号质量的影响。眼图提供最低及最高电压电平以及信号抖动的数字信号。眼图将能够暴露出USB数据传输完整性方面的任何问题。

  通过在示波器的垂直轴对数字信号进行反复采样、同时采用相应数据率对水平时间扫描进行触发来生成眼图。所获得的图形看上去象眼睛,如图1所示。“眼睛”越大,数据完整性越高。通常采用模板(mask)来对可接受的信号质量进行定义。这模板由“眼睛”中间的六角形和“眼睛”上、下的矩阵组成。如果测得的信号迹线穿越模板的边线,那么信号质量就不可接受。USB2.0信号模板规范由USB应用者论坛(USBIF,www.usb.org)提供,可参见USB2.0版规范第7.1.2.2章节。图1中显示了带有详细临界点的眼图。

  

 

  图1、USB2.0眼图

  不同电容范围保护器件的眼图评估。我们采用480Mbps数据率的USB2.0信号,测量了具有不同电容范围的三种不同保护器件的眼图,并将其与USB2.0模板进行比较。我们还评估了不带保护器件的电路板,用于比较和参考。通过将不同保护器件的眼图与没有保护器件的眼图进行比较,可以展现出由保护器件导致的信号衰减程度。需要说明的是,本文仅考虑ESD保护二极管的电容量及其对USB2.0高速信号的影响。在实际设计中,线路上的其它元器件或电路板本身也可能会增加电容。

  

 

  图2、没有保护器件所测得的眼图

  图2显示的是没有保护器件时的测试信号。这代表了没有信号衰减的纯粹USB2.0高速信号,因为线路上没有另外增加电容。

  

 

  图3显示的是增加了0.5pF电容ESD保护器件(安森美半导体超低电容ESD器件ESD9L5.0ST5G)的USB2.0高速信号眼图。

  这眼图反映出信号没有重要变化或区别。这0.5pF电容ESD器件由于电容值是如此之低,对数据信号完整性的负作用可以忽略不计。这就为设计人员提供了极佳的ESD保护选择,具有最高的灵活性,将电容预算留给增加其它元件。

  

 

  图3、增加ESD9L5.0ST5G0.5pF电容ESD器件所测得的USB2.0高速信号眼图。

  

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发表于 2018-01-11 15:34 1365次阅读
CH340g使用说明详解

CH340g电路设计注意事项

在使用CH340芯片进行电路设计时,我们应该注意哪些细节与事项呢?在电路设计原理上,5V供电时芯片V...

发表于 2018-01-11 14:58 688次阅读
CH340g电路设计注意事项

ch340g典型应用电路

本文介绍了ch340g典型应用电路,CH340芯片内置USB总线上拉电阻和片内信号端,UD+和UD-...

发表于 2018-01-11 14:45 1037次阅读
ch340g典型应用电路

usb转串口ch340电路图

本文介绍了usb转串口ch340电路图,USB转串口的RXD引脚与单片机的TXD引脚相连,USB转串...

发表于 2018-01-10 19:18 1911次阅读
usb转串口ch340电路图

ch340中文资料引脚图及引脚定义_电气参数

本文介绍了ch340中文资料引脚图及引脚定义_电气参数。CH340是一个USB总线的转接芯片,实现U...

发表于 2018-01-10 19:05 666次阅读
ch340中文资料引脚图及引脚定义_电气参数

帮你站在高处,重新理解测试测量,是德科技启动KE...

是德科技启动KEE计划,打造测量圈的大师级云课堂,帮你站在高处,重新理解测试测量.研发Fellow、...

发表于 2018-01-09 13:53 3223次阅读
帮你站在高处,重新理解测试测量,是德科技启动KE...

怎么设置usb为第一启动_bios设置u盘启动

U盘安装系统的首要步骤就是将U盘设置为第一启动项,那么如何将usb设置设为第一启动项呢?使用u盘装系...

发表于 2018-01-08 19:19 578次阅读
怎么设置usb为第一启动_bios设置u盘启动

高速电路设计和信号完整性的知识分享

1、信号完整性(Signal Integrity):就是指电路系统中信号的质量,如果在要求的时间内,...

发表于 2018-01-08 17:26 1701次阅读
高速电路设计和信号完整性的知识分享

初学者必看,详解硬件电路设计过程与电源电路解析

献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人。时光飞逝,离俺最初画第一块电路已有3年。刚刚开始接触电路板...

发表于 2018-01-07 10:10 4654次阅读
初学者必看,详解硬件电路设计过程与电源电路解析

什么是无线USB技术?从它的应用上学习就明白了

由于USB技术在最近几年已成长为PC主流的技术标准,几乎所有的外设都可以借助USB接口轻易地与PC机...

发表于 2018-01-06 07:34 2602次阅读
什么是无线USB技术?从它的应用上学习就明白了

USB转TTL、USB转232的区别以及各电平信...

本文主要介绍了USB转TTL、USB转232的区别以及各电平信号的特性分析。USB转TTL芯片的单片...

发表于 2018-01-05 14:55 430次阅读
USB转TTL、USB转232的区别以及各电平信...

智能手环怎么用_智能手环使用教程

智能手环怎么用_智能手环使用教程 现如今智能运动手环还是比较流行的,科技巨头们也纷纷推出相关的产品,...

发表于 2018-01-02 11:43 3062次阅读
智能手环怎么用_智能手环使用教程

信号完整性与电源完整性的详细分析

最近在论坛里看到一则关于电源完整性的提问,网友质疑大家普遍对信号完整性很重视,但对于电源完整性的重视...

发表于 2017-12-26 16:48 1878次阅读
信号完整性与电源完整性的详细分析

基于CY7C68013A芯片的USB键盘的设计

  由于具备传输速率高、体积小等特点,USB接口广泛地应用于计算机外部硬件设计。针对此介绍了Cypr...

发表于 2017-12-26 09:32 345次阅读
基于CY7C68013A芯片的USB键盘的设计

基于STM32F103的USB数据采集模块的设计

本文主要介绍了一种基于STM32F103的USB数据采集模块的设计,PC作为USB主机,USB采集模...

发表于 2017-12-25 15:50 851次阅读
基于STM32F103的USB数据采集模块的设计

学好数学帮工程师做信号完整性设计

数学不了解,如何计算耦合系数?怎么计算ILD?ICN?如何进行频域和时域的转换?.......现在想...

发表于 2017-12-18 18:14 2211次阅读
学好数学帮工程师做信号完整性设计