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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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的头像 电子发烧友网 发表于 07-02 16:42 1454次 阅读
一套完整的硬件电路设计该怎么做?分享我多年的个人设计经验!

【分享】NI LabVIEW软件平台及其机器视觉系统解决方案

从软件的角度看机器视觉的开发与集成过程
的头像 电子发烧友网 发表于 07-02 16:32 2222次 阅读
【分享】NI LabVIEW软件平台及其机器视觉系统解决方案

按照这5个步骤来调试PCB,基本万无一失

电路板调试请按照这5个步骤!
的头像 电子发烧友网 发表于 07-01 09:57 2142次 阅读
按照这5个步骤来调试PCB,基本万无一失

运算放大器内部构造及原理图解

集成运算放大器(以后简称集成运放)是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
的头像 电子发烧友网 发表于 07-01 09:53 1883次 阅读
运算放大器内部构造及原理图解

你必须知道的电源技巧:小小的疏忽就能毁掉EMI性能

开关节点到输入引线的少量寄生电容(100毫微微法拉)会让您无法满足电磁干扰(EMI)需求
的头像 电子发烧友网 发表于 07-01 09:49 1436次 阅读
你必须知道的电源技巧:小小的疏忽就能毁掉EMI性能

多年单片机开发工程师的经验分享,看完豁然开朗

关于单片机的开发经验
的头像 电子发烧友网 发表于 07-01 09:42 2819次 阅读
多年单片机开发工程师的经验分享,看完豁然开朗

攻城狮出行如何耍酷?如此图鉴来一套

攻城狮出行如何耍酷?如此图鉴来一套
的头像 艾迈斯半导体 发表于 06-27 14:22 853次 阅读
攻城狮出行如何耍酷?如此图鉴来一套

99%的电子工程师都会犯的常见错误!

分享一位70后电子工程师通过多年工作经验教训,总结出的29个常见错误。内容来源社区,希望能助大家“不....
的头像 电子发烧友网 发表于 06-26 16:10 3061次 阅读
99%的电子工程师都会犯的常见错误!

电子工程师要学的课程有哪些

我先晒一下我大学到工作学的课程晒一下吧:
的头像 工程师人生 发表于 06-21 17:19 2341次 阅读
电子工程师要学的课程有哪些

对于IC的封装,你了解了多少?

本文将介绍一些日常常用IC的封装原理及功能特性,通过了解各种类型IC的封装,电子工程师在设计电子电路....
的头像 周立功单片机 发表于 05-09 15:21 1959次 阅读
对于IC的封装,你了解了多少?

Elecfans百万电子工程师社群,等你来加入!

技术交流群主要为电子爱好者以及行业人士提供一个纯技术交流平台,由电子发烧友网所建...
的头像 Duke 发表于 04-29 17:38 0次 阅读
Elecfans百万电子工程师社群,等你来加入!

一名10多年工作经验的电子工程师对研发工作的感悟

作为一名10多年工作经验的电子工程师,说一下我在一个企业的亲身感受
的头像 工程师人生 发表于 04-29 16:20 1453次 阅读
一名10多年工作经验的电子工程师对研发工作的感悟

怎样成为一名合格的电子工程师

一个工程师应该在工程和生活中培养自己思维的习惯、深度和广度,以及思维方式和思维素材的选取。要成为一个....
的头像 工程师人生 发表于 04-12 16:30 1373次 阅读
怎样成为一名合格的电子工程师

论电子工程师的自我修养之修炼七大技能

电子工程师指从事各类电子设备和信息系统研究、教学、产品设计、科技开发、生产和管理等工作的高级工程技术....
的头像 电小二 发表于 04-06 16:36 1365次 阅读
论电子工程师的自我修养之修炼七大技能

十个电源视频教程免费看,还送100元京东卡!

芯片级隔离电源的进步可以大大降低设计的复杂性,减少元器件数量,同时通过多个隔离电源实现空间受限应用。
的头像 Duke 发表于 03-08 11:54 0次 阅读
十个电源视频教程免费看,还送100元京东卡!