问题现象:连接外围设备时,SATA接口读取硬盘正常,USB接口有时可以读到设备,有时不能读取,工作不稳定。 问题原因:USB差分线上串联33R电阻太大,导致传输线上数据畸变,USB设备无法识别。 问题查找: 1. 测试USB设备兼容性,发现不同品牌的USB设备识别几率不一样,国外品牌更容易识别,另外U盘比移动更容易识别。 2. 测试1.1和2.0设备时,发现1.1设备热插拔多次,读取完全正常,USB2.0设备时,可以识别有设备插入,但无法读取激活盘符,连接USB3.0移动硬盘时,完全无法识别。 分析原因: 1. 从USB协议上分析,USB1.1标准传输速率为12Mb/s时,USB2.0传输速度480Mb/s时,根据T=RC,电阻越大,数据上升沿时间越长,低速数据传输时信号对此电阻不是非常敏感,但在高速数据传输过程中,不得不考虑此电阻带来的很大影响。 2. 从PCB阻抗上分析,USB差分线阻抗要求90R,阻抗通过以下公式计算 在没有串接电阻时,计算此电阻为87R,当串联33R电阻时,此阻抗已完全超过90R很多,阻抗已完全不匹配,影响不同品牌USB设备兼容性。 3.从USB测试眼图上分析,可以看到,USB差分线上串接33R电阻时,眼图已经有杂波,影响数据正常传输,串联0R电阻时,眼图完全睁大无杂波,下面是测试USB全速传输中上传数据时眼图测试结果: 差分线上串联0R电阻
差分线上串联33R电阻 问题总结: USB差分线上串联电阻,并不是完全不可以,有时需要USB差分线上串联几欧姆电阻,主要是考虑到外部设备可能存在的静电或浪涌,避免芯片内部被大电流烧毁。通常情况下,我们需要根据当前设备支持的标准,合理的选择串联电阻大小。比如在USB1.1标准下,即使在USB差分线上串联33R电阻,由于数据传输速率慢,也不会影响USB正常工作,但USB2.0以上,差分线上串联几欧姆可能都会有影响。 在设计上,目前的USB设备大都工作在2.0以上,而且芯片内部已经做了静电和浪涌防护措施,为了保险期间,在USB接口处预留静电保护器件,基本上不需要串联任何电阻,这样一方面不影响设计阻抗,另一方面对高速数据传输也无影响。
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