USB详解（三）-硬件设计注意事项

普通人物怨 · 发表于 2022-8-14 07:57:28

作者：大肉肉vlog
在 USB2.0 设计中，USB 差分 D＋/ D- 工作于 480Mbps的高速模式，系统时钟可工作于 12 MHz、48 MHz 及 60 MHz，在硬件设计中属于高速设计部分，有许多方面需要特别注意，因为USB电缆容易形成单极天线，必须防止RF电流耦合到线缆上。
当设计一个USB 电路板时，需要重点关注：
D+/D-:高速差分信号，容易受到外界噪声的干扰，影响信号的传输质量。
供电信号VBUS：供电信号引脚上的电源纹波会对数据传输信号产生很大的干扰，因此必须经过滤波。而且接地信号也要经过滤波，减少干扰。对于大电流负载也要注意电压跌落。
PCB Layout注意
D+/D-等长控制:当工作在高速模式或者USB3.0速率时,需要保证D+/D-等长布线。D+和D–走线的长度差异不应超过50 mil（1.25 mm），从而可以避免信号时滞并防止对交变电压产生影响
D+和D–走线的长度要小于3 英寸（75 mm）。推荐两条走线长度不大于1 英寸
布线中，应将直角进行两次45°的弯曲或变成圆角（而不是90°的直角弯曲）
阻抗控制：D+/D-差分布线,阻抗控制90Ω±10%
No Stub(无支点):当增加测试点或一些器件时,尽量保证差分信号无支点,如下示意:

完整参考平面:D+/D-阻抗实现需要完整参考平面,不能出现分裂参考平面。如果不得以出现分离参考平面，需要连接跨接电容，如下示意：

原理设计
现在芯片集成度很高，USB_Host外围设计比较简单,如下示意:

USB控制器信号: USB_PWR,DP,DM,USB_OC，USB_VBUS
限流器件:RT9702,USB2.0规范负载从VBUS最高索取500mA电流,超过500mA会关断
静电保护:SRV05 防止静电把连接器信号打坏,靠近USB接口放置
磁珠L1/L2:消除电源信号上的高频噪声，增强抗抖动性能。磁珠的电阻值介于47ohm至1000ohm之间（100MHz信号频率时）,靠近连接器放置
R157/R158:匹配电阻,防止信号过冲,阻值一般在10Ω-33Ω之间，靠近USB控制器放置
CP1:大电容保证插拔瞬间或大数量数据传输时导致VBUS电压跌乱过大,靠近USB接口放置

永远爱你冰塘 · 发表于 2022-8-14 07:58:14

D+和D–走线的长度要小于3 英寸（75 mm）。推荐两条走线长度不大于1 英寸认真的？！

xinting_6ym · 发表于 2022-8-14 07:58:23

USB设计

慧眼识英雄1 · 发表于 2022-8-14 07:59:15

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简单350 · 发表于 2022-8-14 08:00:09

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知足常乐77 · 发表于 2022-8-14 08:01:09

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冀苍鸾 · 发表于 2022-8-14 08:01:40

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永远爱你冰塘 · 发表于 2022-8-14 08:02:02

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确实是个孩子谥 · 发表于 2022-8-14 08:02:13

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普通人物怨 · 发表于 2022-8-14 08:02:21

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