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Blog de PCB - La clave y la experiencia del cableado de PCB usb2.0

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La clave y la experiencia del cableado de PCB usb2.0

2022-08-02
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Author:pcb

USB es un dispositivo rápido, Bidireccional, Transmisión sincrónica, Interfaz serial de intercambio en caliente barata y conveniente. Los dispositivos USB se utilizan ampliamente debido a sus ventajas de transmisión rápida de datos, etc., Interfaz conveniente, Soporte de intercambio en caliente. En la actualidad, La mayoría de los productos en el mercado utilizan usb2.0 como interfaz, Pero muchos novatos de hardware encuentran muchos problemas en la aplicación USB. A menudo, Después Componente PCB, Hay varios problemas con la interfaz USB, Por ejemplo, la comunicación es inestable o no puede comunicarse. Compruebe si el esquema y la soldadura son correctos. Tal vez sea necesario dudar Diseño de PCB No es razonable ahora.. Dibujo de PCB de acuerdo con usb2.0 los requisitos de transmisión de datos desempeñan un papel importante en el rendimiento y la fiabilidad de los productos.


El Protocolo USB define dos líneas de señal diferencial (D +, D -) para transmitir señales digitales. Para que el dispositivo USB funcione de forma estable, las líneas de señal diferencial deben ser colocadas y cableadas estrictamente de acuerdo con las reglas de la señal diferencial. De acuerdo con la experiencia del autor en el diseño y depuración de productos relacionados con USB, se resumen los siguientes puntos:

Diseño de PCB USB

1. En el proceso de diseño de componentes, trate de hacer que la línea diferencial sea lo más corta posible para acortar la distancia de cableado de la línea diferencial


2. Primero dibuje la línea de diferencia, un par de líneas de diferencia en la medida de lo posible no debe tener más de dos pares de a través del agujero (A través del agujero aumentará la Inductancia parasitaria de la línea, afectando así la integridad de la señal de la línea), y la colocación simétrica


3. El cableado simétrico y paralelo puede asegurar que las dos líneas estén estrechamente acopladas para evitar el cableado de 90°. El cableado de arco o 45° es un buen método


4. Disposición de la Capacitancia de resistencia de la serie diferencial, el punto de ensayo y la resistencia superior e inferior


5. Debido a la distribución del pin, a través del agujero y el espacio de cableado, la longitud de la línea diferencial es fácil de desajuste. Una vez que la longitud de la línea no coincide, el tiempo se desplaza e introduce interferencia de modo común para reducir la calidad de la señal. Por lo tanto, es necesario compensar el desajuste del par diferencial para que coincida con la longitud de la línea. La diferencia de longitud se controla generalmente dentro de 5 ML. El principio de compensación es compensar la diferencia de longitud


6. Para reducir la conversación cruzada, si el espacio lo permite, la distancia entre otras redes de señales y la línea diferencial de puesta a tierra debe ser de al menos 20 mils (20 mils como valor empírico). Si la distancia entre la tierra y la línea diferencial es demasiado corta, la Impedancia de la línea diferencial se verá afectada.


7. La corriente de salida USB es de 500 ma. Observe el ancho de línea de vbus y gnd. Si se utiliza una lámina de cobre de 1 Oz, el ancho de línea superior a 20 mils puede cumplir los requisitos de carga de corriente. Por supuesto, cuanto más ancho de línea sea, mejor será la integridad de la fuente de alimentación.


El ancho de línea y el espaciamiento de la señal de línea diferencial de los dispositivos USB comunes deben ser consistentes con el ancho de línea de todo el tablero. Sin embargo, cuando el dispositivo USB funciona a una velocidad de 480 Mbits / S, no basta con hacerlo. También necesitamos controlar la Impedancia de la señal diferencial. El control de la Impedancia de la línea de señal diferencial es muy importante para la integridad de la señal digital de alta velocidad, ya que la impedancia diferencial afecta el diagrama ocular, el ancho de banda de la señal, el nerviosismo de la señal y el voltaje de interferencia de la línea de señal diferencial. La impedancia diferencial de la línea se controla generalmente a 90 (± 10%) ohmios (para valores específicos, consulte el Manual del CHIP). La impedancia diferencial es inversamente proporcional al ancho de línea w1, W2, T1, constante dieléctrica er1, distancia de línea s1 y distancia H1 de la capa de referencia. La siguiente figura muestra una sección transversal de la línea diferencial.


La siguiente figura muestra la pila de referencia para un tablero de cuatro niveles. Las dos capas intermedias son las capas de referencia. La capa de referencia suele ser gnd o Power. La capa de referencia correspondiente a la línea de diferencia debe ser completa e indivisible, de lo contrario la Impedancia de la línea de diferencia será discontinua. Si la placa de cuatro capas está diseñada por laminación como se muestra en la figura 2, el ancho diferencial de línea de 4,5 mil y el espaciamiento de línea de 5,5 mil pueden satisfacer la impedancia diferencial de 90 islas. Sin embargo, el ancho de línea de 4,5 mils y el espaciamiento de línea de 5,5 mils son sólo nuestros valores teóricos de diseño. Por último, el fabricante de circuitos ajustará adecuadamente el ancho de línea y el espaciamiento de la línea, as í como la distancia a la capa de referencia, de acuerdo con los valores de impedancia requeridos y en combinación con la producción real y la placa.


Las reglas de enrutamiento anteriores se basan en dispositivos USB 2.0. En el proceso de enrutamiento USB, debemos dominar el cable diferencial más corto, acoplamiento apretado, igual longitud e impedancia uniforme, y prestar atención a la capacidad de carga de corriente del cable de alimentación USB. Cuando el dispositivo USB funciona, no hay problema en dominar los principios anteriores.