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USB電路板layout不得不看的7條建議

電子發燒友網 ? 2019-06-27 11:49 ? 次閱讀

USB是一種快速、雙向、同步傳輸、廉價、方便使用的可熱拔插的串行接口由于數據傳輸快,接口方便,支持熱插拔等優點使USB設備得到廣泛應用。目前,市場上以USB2.0為接口的產品居多,但很多硬件新手在USB應用中遇到很多困擾,往往PCB裝配完之后USB接口出現各種問題

比如通訊不穩定或是無法通訊,檢查原理圖和焊接都無問題,或許這個時候就需懷疑PCB設計不合理。繪制滿足USB2.0數據傳輸要求的PCB對產品的性能及可靠性有著極為重要的作用。

USB協議定義由兩根差分信號線(D+、D-)傳輸數字信號,若要USB設備工作穩定差分信號線就必須嚴格按照差分信號的規則來布局布線根據筆者多年USB相關產品設計與調試經驗,總結以下注意要點:

1.在元件布局時,盡量使差分線路最短,以縮短差分線走線距離(√為合理的方式,×為不合理方式);

2.優先繪制差分線,一對差分線上盡量不要超過兩對過孔(過孔會增加線路的寄生電感,從而影響線路的信號完整性),且需對稱放置(√為合理的方式,×為不合理方式);

3.對稱平行走線,這樣能保證兩根線緊耦合,避免90°走線,弧形或45°均是較好的走線方式(√為合理的方式,×為不合理方式);

4.差分串接阻容,測試點,上下拉電阻的擺放(√為合理的方式,×為不合理方式);

5.由于管腳分布、過孔、以及走線空間等因素存在使得差分線長易不匹配,而線長一旦不匹配,時序會發生偏移,還會引入共模干擾,降低信號質量。所以,相應的要對差分對不匹配的情況作出補償,使其線長匹配,長度差通常控制在5mil以內,補償原則是哪里出現長度差補償哪里;

6.為了減少串擾,在空間允許的情況下,其他信號網絡及地離差分線的間距至少20mil(20mil是經驗值),覆地與差分線的距離過近將對差分線的阻抗產生影響;

7.USB的輸出電流是500mA,需注意VBUS及GND的線寬,若采用的1Oz的銅箔,線寬大于20mil即可滿足載流要求,當然線寬越寬電源的完整性越好。

普通USB設備差分線信號線寬及線間距與整板信號線寬及線間距一致即可。然而當USB設備工作速度是480 Mbits/s,只做到以上幾點是不夠的,我們還需對差分信號進行阻抗控制,控制差分信號線的阻抗對高速數字信號的完整性是非常重要的。

因為差分阻抗影響差分信號的眼圖、信號帶寬、信號抖動和信號線上的干擾電壓。差分線阻抗一般控制在90(±10%)歐姆(具體值參照芯片手冊指導),差分線阻抗與線寬W1、W2、T1成反比,與介電常數Er1成反比,與線間距S1成正比,與參考層的距離H1正比,如下圖是差分線的截面圖。

下圖為四層板的參考疊層,其中中間兩層為參考層,參考層通常為GND或Power,并且差分線所對應的參考層必須完整,不能被分割,否則會導致差分線阻抗不連續。若是以圖 2疊層設計四層板,通常設計時差分線采用4.5mil的線寬及5.5mil的線間距既可以滿足差分阻抗90Ω。

然而4.5mil線寬及5.5mil線間距只是我們理論設計值,最終電路板廠依據要求的阻抗值并結合生產的實際情況和板材會對線寬線間距及到參考層的距離做適當的調整。

以上所描述的布線規則是基于USB2.0設備,在USB布線過程中把握差分線路最短、緊耦合、等長、阻抗一致且注意好USB電源線的載流能力,掌握好以上原則USB設備運行基本沒問題。

今天的內容就到這了,如果您對文章內容方面還有疑問,可以掃描下方二維碼,會有專門的老師幫你解決。

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市場上不存在5K的阻值,最接近的是 4.99K(精度1%),其次是5.1K(精度5%)
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-09 14:08 ? 3830次 閱讀
電子工程師必須改的29個習慣

芯片半導體的資料庫和體智庫,只有你想不到,沒有我們辦不到的

半導體智庫,中國半導體資料庫。經過小編們徹夜不眠,我們終于收集并整理了超過18G全網最全的半導體學習....
的頭像 半導體行業聯盟 發表于 07-08 15:11 ? 2627次 閱讀
芯片半導體的資料庫和體智庫,只有你想不到,沒有我們辦不到的

干貨分享|如何利用LabVIEW實現汽車儀表圖像識別

圖像識別是人工智能的一個重要領域,隨著圖像處理與分析技術的快速發展,圖像識別已在醫療、零售、交通等領....
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-05 14:14 ? 4217次 閱讀
干貨分享|如何利用LabVIEW實現汽車儀表圖像識別

從硬件轉向軟件設計,硬件工程師請牢記這十大技巧

嵌入式系統設計不僅要求了解硬件,還要求了解軟件的作用方式,以及如何與之交互。設計硬件需要的某種范式可....
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-05 14:14 ? 4429次 閱讀
從硬件轉向軟件設計,硬件工程師請牢記這十大技巧

運放參數解釋及經常使用運放選型

集成運放的參數較多,當中主要參數分為直流指標和交流指標,外加全部芯片都有極限參數。
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-04 15:23 ? 4919次 閱讀
運放參數解釋及經常使用運放選型

?【經驗】資深工程師親傳,優質運放就該這么選型

通用型運算放大器就是以通用為目的而設計的。這類器件的主要特點是價格低廉、產品量大面廣,其性能指標能適....
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-04 15:20 ? 2850次 閱讀
?【經驗】資深工程師親傳,優質運放就該這么選型

如何做好PCB設計電源平面處理,這幾個要點必須謹記!

電源平面的處理,在PCB設計中占有很重要的地位。在一個完整的設計項目中,通常電源的處理情況能決定此次....
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-04 14:30 ? 3785次 閱讀
如何做好PCB設計電源平面處理,這幾個要點必須謹記!

工程師/科學家喜歡使用MATLAB開發產品的7大理由

工程師和科學家信任 MATLAB,無論是將宇宙飛船發送到冥王星,還是匹配接受器官移植的患者與器官捐獻....
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-04 09:51 ? 3924次 閱讀
工程師/科學家喜歡使用MATLAB開發產品的7大理由

【圖文解析】電容器在電路中的27種作用!

濾波電容接在直流電壓的正負極之間,以濾除直流電源中不需要的交流成分
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-02 16:53 ? 5401次 閱讀
【圖文解析】電容器在電路中的27種作用!

?學習無刷電機,你必須知道的44個常識!

許多剛開始接觸BLDC的工程師對其有一些疑惑,今天小編給大家整理了學習BLDC的44個常識,希望小編....
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-02 16:48 ? 2363次 閱讀
?學習無刷電機,你必須知道的44個常識!

一套完整的硬件電路設計該怎么做?分享我多年的個人設計經驗!

熟悉元器件的基礎理論,比如元器件原理、選型及使用,學會繪制原理圖
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-02 16:42 ? 2740次 閱讀
一套完整的硬件電路設計該怎么做?分享我多年的個人設計經驗!

【分享】NI LabVIEW軟件平臺及其機器視覺系統解決方案

從軟件的角度看機器視覺的開發與集成過程
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-02 16:32 ? 3552次 閱讀
【分享】NI LabVIEW軟件平臺及其機器視覺系統解決方案

按照這5個步驟來調試PCB,基本萬無一失

電路板調試請按照這5個步驟!
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-01 09:57 ? 3386次 閱讀
按照這5個步驟來調試PCB,基本萬無一失

運算放大器內部構造及原理圖解

集成運算放大器(以后簡稱集成運放)是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多級直接耦合放大電路。
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-01 09:53 ? 3450次 閱讀
運算放大器內部構造及原理圖解

你必須知道的電源技巧:小小的疏忽就能毀掉EMI性能

開關節點到輸入引線的少量寄生電容(100毫微微法拉)會讓您無法滿足電磁干擾(EMI)需求
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-01 09:49 ? 2263次 閱讀
你必須知道的電源技巧:小小的疏忽就能毀掉EMI性能

多年單片機開發工程師的經驗分享,看完豁然開朗

關于單片機的開發經驗
的頭像 電子發燒友網 發表于 07-01 09:42 ? 7139次 閱讀
多年單片機開發工程師的經驗分享,看完豁然開朗

攻城獅出行如何耍酷?如此圖鑒來一套

攻城獅出行如何耍酷?如此圖鑒來一套
的頭像 艾邁斯半導體 發表于 06-27 14:22 ? 1643次 閱讀
攻城獅出行如何耍酷?如此圖鑒來一套

99%的電子工程師都會犯的常見錯誤!

分享一位70后電子工程師通過多年工作經驗教訓,總結出的29個常見錯誤。內容來源社區,希望能助大家“不....
的頭像 電子發燒友網 發表于 06-26 16:10 ? 3714次 閱讀
99%的電子工程師都會犯的常見錯誤!

電子工程師要學的課程有哪些

我先曬一下我大學到工作學的課程曬一下吧:
的頭像 工程師人生 發表于 06-21 17:19 ? 4999次 閱讀
電子工程師要學的課程有哪些

對于IC的封裝,你了解了多少?

本文將介紹一些日常常用IC的封裝原理及功能特性,通過了解各種類型IC的封裝,電子工程師在設計電子電路....
的頭像 周立功單片機 發表于 05-09 15:21 ? 6132次 閱讀
對于IC的封裝,你了解了多少?

Elecfans百萬電子工程師社群,等你來加入!

技術交流群主要為電子愛好者以及行業人士提供一個純技術交流平臺,由電子發燒友網所建...
的頭像 Duke 發表于 04-29 17:38 ? 0次 閱讀
Elecfans百萬電子工程師社群,等你來加入!
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