usb是通用串行总线的英文缩写,是连接外部装置的一个串口总线标准,也是一种输入输出接口的技术规范,被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通迅产品,并扩展到摄影器材,数字电视(机顶盒)、游戏机等其它相关领域。
usb2.0接口具有高达480mbps的传输速率,usb3.0的最大传输带宽高达5gbps,usb3.0引入全双工数据传输。usb的布局和布线有其对应的设计要求。
usb2.0及usb3.0接口管脚定义如图1所示。
图1 usb 2.0与usb 3.0管脚定义
一、usb接口的pcb布局要求
1、usb应该接口靠近板边或结构定位放置,伸出板边一定位置(直插除外),方便插拔;
2、esd、共模电感器件靠近usb接口,放置的顺序是esd-共模电感-阻容;
3、注意esd和usb的距离,留有一定的的间距,考虑后焊的情况。
4、在布局时,尽量使差分线路最短,以缩短差分线距离。
二、usb接口的pcb布线要求
1、usb要走差分,阻抗控制为90欧姆,并包地处理,总长度最好不要超过1800mil.
2、尽可能缩短走线长度,优先考虑对高速usb差分(rx、tx差分)的布线,usb差分走线在走线的时候,尽可以有的减少换层过孔,从而可以更好的做到阻抗的控制,避免信号的反射;
3、过孔会造成线路阻抗的不连续,在每次打孔换层的地方加一对回流地过孔,用于信号回流换层。
4、若usb两边定位柱接的是保护地,分割时保证与gnd的距离是2mm,并在保护地区域多打孔,保证充分连接,如图2所示。
图2 外壳gnd和信号gnd的隔离
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,布线长一旦不匹配,时序会发生偏差,还会引起共模干扰,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,补偿按照差分等长规范来进行。
usb2.0与3.0的pcb布线要求对比如下表1所示:
表1 usb2.0与usb 3.0的pcb布线要求
图3 usb 2.0的布局与布线
图4 usb 3.0的布局与布线
三、type c接口的pcb设计
usb type c,又称为usb-c。需要注意的是type-c只是一种接口,和usb的版本没有任何关系。该接口的亮点在于更加纤薄的设计、更快的传输速度(最高10gbps以及更强悍的电力传输(最高100w)。type-c双面可插接口最大的特点的支持usb接口双面插入,主要面向更轻薄、更纤细的设备。以下如图7-23所示,为type-c接口的管脚定义。
图7-23 type c接口的管脚定义
type c接口的pcb设计要求:
1、esd、共模电感器件靠近type c接口,放置的顺序是esd→共模电感→阻容;同样也要注意esd 和type c的距离,留有一定的间距,考虑后焊情况。
2、tx信号线的耦合电容应靠近接口放置,rx信号线的耦合电容由设备端提供,如图7-24所示;
图7-24 tx信号线的耦合电容
2、type c差分走线阻抗控制90ohm±10%,为了保证阻抗的连续性,应该有良好的参考平面和不跨分割,信号打孔换层时数量不超过2个。
3、type-c有rx/tx1-2四组差分信号,两组d+/d-差分信号 ,一共六对差分线,差分信号线要求至少紧邻一个地平面,两侧都紧邻地平面最好,走线尽量短,走线最长不要超过6inchs。
4、保证type c差分线长匹配,对内等长误差<6mil,等长按照差分等长规范。
5、保证type c差分对于对间或者差分对于其他信号的影响,对内间距建议是大于等于4倍type c线宽。与其他信号之间的间距保持尽量大于等于4倍type c线宽;
6、cc1/cc2是两个关键引脚,作用很多:探测连接,区分正反面,区分dfp和ufp,也就是主从配置vbus,走线时面要加粗处理。
注意:type-c连接器工作速率≥8gbps时,请按照第五章5.6节的连接器优化建议进行设计处理
图7-25 type-c连接器布线示意
怎样批量制作电路板
俄方回应卫星碎片危及国际空间站
华为Mate40 5G手机有什么优势?
红米Note8系列依旧性价比满满,就问大家觉得香不香?
基于WDM驱动程序模型实现过滤器驱动程序的开发设计
USB2.0与USB3.0接口的PCB布局布线要求
英特尔41亿美元收购ASML 旨在450mm大尺寸晶圆
美国大流量服务器都有哪几种,它适合做什么
徐直军:华为未来十年内收入预计超2000亿美金
一加5什么时候上市:小米6抢占先机已发布!OPPOfind9即将回归,一加5性能媲美三星S8即将发布
5G时代中国成了“排头兵”
C语言加锁没有锁住是什么原因?
哪些芯片厂商全面看好NAND闪存,正大刀阔斧地加码3D NAND闪存产能?
什么情况下需要机器学习?
物联网、5G等网络的发展会给SDR带来那些新的发展空间?
涂鸦智慧商业特约授权服务商再添新成员,携手普蓝德进军智慧租住解决方案市场
步进电机运动控制策略
国产工控主板接口类型
转向人工智能,移动医疗如何破局?
排除VLAN无线上网交换机故障的一种简单方法