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PCB设计之USB设计要点汇总

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OneAnswer|  楼主 | 2024-6-29 17:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 OneAnswer 于 2024-6-29 17:58 编辑

一. USB简述
USB,全称为通用串行总线(英语:Universal Serial Bus),是一种串口总线标准,也是一种输入输出接口的技术规范。它被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品,并扩展至摄影器材、数字电视(机顶盒)、游戏机等其它相关领域。USB最初是为了帮助简化计算机与外围设备的连接而创造的。USB接口具有热插拔功能,可以连接多种外设,如鼠标和键盘等。USB版本经历了多年的发展,到如今已经发展为USB4.0版本。
USB元器件是指连接计算机和电子设备的小型连接器,通常用于传输数据、充电和连接外部设备。USB元器件的种类很多,包括USB电缆、USB集线器、USB接口、USB电容器、USB电阻器、USB晶体和USB开关等。本文主要展开介绍常见的USB接口其相关知识点。常见的USB接口如图1所示:
a.png

                                  图1
USB接口的定义如图2所示: b.png
                        图2
二. USB的PCB设计要点
c.jpg
1. 差分信号传输
USB接口采用差分信号传输方式,需要保证两个差分线对之间的距离尽可能短,以减少信号干扰。差分线对之间的距离一般应小于5mil,长度差通常控制在5mil以内,特性阻抗90ohm。
2. 对称放置过孔
在PCB设计中,对称放置过孔可以减少信号的串扰和干扰。对于差分线路,过孔应该尽量对称放置,且不宜超过两个。
3. 平行走线
平行走线可以减少信号的串扰和干扰,因此在PCB设计中应尽量采用平行走线。
4. 覆地隔离
在PCB设计中,覆地隔离可以减少地线的影响,提高信号质量。覆地与差分线的距离应大于20mil,避免互相干扰。
5. 电源完整性
USB接口需要单独的电源供电,因此需要保证电源的完整性。在PCB设计中,需要使用高质量的电源线和电容,以确保电源的稳定性和完整性。
d.png


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youtome| | 2024-7-4 21:22 | 显示全部楼层
根据USB版本的不同,数据速率也有所不同。USB 2.0支持12Mbps,USB 3.0及更高版本支持高达5Gbps。

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juliestephen| | 2024-7-4 22:20 | 显示全部楼层
USB信号线应远离可能产生干扰的信号,如高频时钟信号和高功率信号线。

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elsaflower| | 2024-7-7 17:42 | 显示全部楼层
USB接口采用差分信号传输方式,需要保证两个差分线对之间的距离尽可能短,以减少信号干扰。差分线对的阻抗控制目标值为90欧姆,并应进行包地处理。差分线的总长度最好不要超过1800mil,且应尽量减少换层过孔,因为过孔会造成线路阻抗的不连续。在每次打孔换层的地方,应加一对回流地过孔,用于信号回流换层。

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chenjun89| | 2024-7-7 18:52 | 显示全部楼层
多层板走内层布线好设计

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sanfuzi| | 2024-7-9 20:32 | 显示全部楼层
使用仿真软件进行信号完整性分析,确保信号质量符合要求。

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maudlu| | 2024-7-9 23:35 | 显示全部楼层
设计时需要考虑设备的电源管理,确保在不同的工作状态下(如 suspend 和 resume)都能正常工作。

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bestwell| | 2024-7-10 02:36 | 显示全部楼层
USB 2.0和USB 3.0都使用差分对传输信号。差分对走线应尽可能靠近,并保持等长,以减少信号延迟和串扰。

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maqianqu| | 2024-7-10 05:36 | 显示全部楼层
USB接口应靠近板边放置,并伸出板边一定位置,以方便插拔。这样的布局不仅便于用户操作,还能减少线缆对PCB板的压力。

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vivilyly| | 2024-7-10 21:43 | 显示全部楼层
在USB接口附近添加滤波电容和退耦电路,以减少电磁辐射。

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pentruman| | 2024-7-11 00:52 | 显示全部楼层
使用平行走线可以减少信号间的串扰和干扰。

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i1mcu| | 2024-7-12 17:40 | 显示全部楼层
USB接口需要单独的电源供电,因此需要保证电源的完整性和稳定性。在PCB设计中,应使用高质量的电源线和电容,以确保电源的稳定性和完整性。

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maqianqu| | 2024-7-12 21:11 | 显示全部楼层
USB接口需要独立稳定的电源供应。
使用高质量的电源线和电容,确保电源的稳定性和完整性。

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mnynt121| | 2024-7-13 10:23 | 显示全部楼层
如果必须使用过孔,尽量在信号线的中间位置而不是两端,以减少信号反射。

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pmp| | 2024-7-13 14:01 | 显示全部楼层
在电路板设计中,合理设置线路板的层数、阻抗线宽线距、介质厚度等参数,以满足阻抗要求值。这有助于减少信号在传输过程中的损耗和干扰。

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gygp| | 2024-7-13 17:38 | 显示全部楼层
对于高速USB接口,可以使用金属屏蔽来减少电磁干扰。

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ccook11| | 2024-7-13 21:11 | 显示全部楼层
将屏蔽层接地,以进一步减少干扰。

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