天天看點

USB詳解(三)-硬體設計注意事項

在 USB2.0 設計中,USB 差分 D+/ D- 工作于 480Mbps的高速模式,系統時鐘可工作于 12 MHz、48 MHz 及 60 MHz,在硬體設計中屬于高速設計部分,有許多方面需要特别注意,因為USB電纜容易形成單極天線,必須防止RF電流耦合到線纜上。

當設計一個USB 電路闆時,需要重點關注:

  • D+/D-:高速差分信号,容易受到外界噪聲的幹擾,影響信号的傳輸品質。
  • 供電信号VBUS:供電信号引腳上的電源紋波會對資料傳輸信号産生很大的幹擾,是以必須經過濾波。而且接地信号也要經過濾波,減少幹擾。對于大電流負載也要注意電壓跌落。

PCB Layout注意

  • D+/D-等長控制:當工作在高速模式或者USB3.0速率時,需要保證D+/D-等長布線。D+和D–走線的長度差異不應超過50 mil(1.25 mm),進而可以避免信号時滞并防止對交變電壓産生影響
  • D+和D–走線的長度要小于3 英寸(75 mm)。推薦兩條走線長度不大于1 英寸
  • 布線中,應将直角進行兩次45°的彎曲或變成圓角(而不是90°的直角彎曲)
  • 阻抗控制:D+/D-差分布線,阻抗控制90Ω±10%
  • No Stub(無支點):當增加測試點或一些器件時,盡量保證差分信号無支點,如下示意:
USB詳解(三)-硬體設計注意事項
  • 完整參考平面:D+/D-阻抗實作需要完整參考平面,不能出現分裂參考平面。如果不得以出現分離參考平面,需要連接配接跨接電容,如下示意:
USB詳解(三)-硬體設計注意事項

原理設計

現在晶片內建度很高,USB_Host外圍設計比較簡單,如下示意:

USB詳解(三)-硬體設計注意事項
  • USB控制器信号:USB_PWR,DP,DM,USB_OC,USB_VBUS
  • 限流器件:RT9702,USB2.0規範負載從VBUS最高索取500mA電流,超過500mA會關斷
  • 靜電保護:SRV05 防止靜電把連接配接器信号打壞,靠近USB接口放置
  • 磁珠L1/L2:消除電源信号上的高頻噪聲,增強抗抖動性能。磁珠的電阻值介于47ohm至1000ohm之間(100MHz信号頻率時),靠近連接配接器放置
  • R157/R158:比對電阻,防止信号過沖,阻值一般在10Ω-33Ω之間,靠近USB控制器放置
  • CP1:大電容保證插拔瞬間或大數量資料傳輸時導緻VBUS電壓跌亂過大,靠近USB接口放置