在 USB2.0 設計中,USB 差分 D+/ D- 工作于 480Mbps的高速模式,系統時鐘可工作于 12 MHz、48 MHz 及 60 MHz,在硬件設計中屬于高速設計部分,有許多方面需要特別注意,因為USB電纜容易形成單極天線,必須防止RF電流耦合到線纜上。
01當設計一個USB 電路板時,需要重點關注
D+/D-:高速差分信號,容易受到外界噪聲的干擾,影響信號的傳輸質量。
供電信號VBUS:供電信號引腳上的電源紋波會對數據傳輸信號產生很大的干擾,因此必須經過濾波。 而且接地信號也要經過濾波,減少干擾。 對于大電流負載也要注意電壓跌落。
02PCB Latout 注意
D+/D-等長控制:當工作在高速模式或者USB3.0速率時,需要保證D+/D-等長布線。 D+和D–走線的長度差異不應超過50 mil(1.25 mm),從而可以避免信號時滯并防止對交變電壓產生影響
D+和D–走線的長度要小于3 英寸(75 mm)。 推薦兩條走線長度不大于1 英寸
布線中,應將直角進行兩次45°的彎曲或變成圓角(而不是90°的直角彎曲)
阻抗控制:D+/D-差分布線,阻抗控制90Ω±10%
No Stub(無支點):當增加測試點或一些器件時,盡量保證差分信號無支點,如下示意:
完整參考平面:D+/D-阻抗實現需要完整參考平面,不能出現分裂參考平面。 如果不得以出現分離參考平面,需要連接跨接電容,如下示意:
03問題具體分析原理設計
現在芯片集成度很高,USB_Host外圍設計比較簡單,如下示意:
USB控制器信號:USB_PWR,DP,DM,USB_OC,USB_VBUS
限流器件:RT9702,USB2.0規范負載從VBUS最高索取500mA電流,超過500mA會關斷
靜電保護:SRV05 防止靜電把連接器信號打壞,靠近USB接口放置
磁珠L1/L2:消除電源信號上的高頻噪聲,增強抗抖動性能。 磁珠的電阻值介于47ohm至1000ohm之間(100MHz信號頻率時),靠近連接器放置
R157/R158:匹配電阻,防止信號過沖,阻值一般在10Ω-33Ω之間,靠近USB控制器放置
CP1:大電容保證插拔瞬間或大數量數據傳輸時導致VBUS電壓跌亂過大,靠近USB接口放置
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:如何設計一個USB電路板?有哪些注意事項?
文章出處:【微信號:mcu168,微信公眾號:硬件攻城獅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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