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USB接口电路设计常见问题

来源: zhihu
2022-07-14
类别:设计应用
eye 38
文章创建人 拍明芯城

原标题:USB接口电路设计常见问题

USB接口电路设计常见问题主要包括以下几点:

  1. 差分信号线的布局与布线

    • USB协议定义由两根差分信号线(D+、D-)传输数字信号,若要USB设备工作稳定,差分信号线必须严格按照差分信号的规则来布局布线。例如,应使差分线路尽可能短,优先绘制差分线,且一对差分线上尽量不要超过两对过孔,以保证信号的完整性。

  2. 电源线和地线的设计

    • USB接口包括电源线(VCC和GND),负责为设备提供电能。在电路设计中,需要注意电源线和地线的线宽,以确保电源的完整性,同时在设备插入时能够稳定电压,防止电压被拉低。

  3. 静电防护与瞬态电压抑制

    • 由于USB端口可能会因用户插入设备而产生静电放电,因此在电路设计中需要加入静电防护器件来保护CPU端口。此外,还应在链路上增加TVS管(瞬态电压抑制器)以保护信号线免受电压瞬变的影响。

  4. 限流与过流保护

    • 为了防止短路等情况影响到板卡自身的电源,需要设计限流IC。此外,还可以使用过流保护器件,如负载开关芯片,在电流超过规定值时实现关断输出,以保护电路。

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  1. 阻抗匹配与补偿

    • 差分线长不匹配可能会导致时序偏移和共模干扰,降低信号质量。因此,在电路设计中需要对差分对不匹配的情况进行补偿,使其线长匹配。

  2. PCB设计与材质选择

    • PCB设计时需要考虑信号的走线、过孔的数量和位置等因素,以减少对信号完整性的影响。同时,选择合适的PCB材质也很重要,以确保阻抗的连续性和信号的稳定性。

  3. 测试点、上下拉电阻与串接阻容的摆放

    • 在电路设计中需要合理布置测试点、上下拉电阻以及串接阻容的位置,以便于后续的测试和调试工作。

综上所述,USB接口电路设计是一个复杂且需要细致考虑的过程。设计师需要关注差分信号线的布局与布线、电源线和地线的设计、静电防护与瞬态电压抑制、限流与过流保护、阻抗匹配与补偿、PCB设计与材质选择以及测试点等多个方面,以确保USB接口的稳定性和可靠性。


责任编辑:David

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