Blogue PCB - Clé et expérience du câblage USB2.0 PCB

USB est un moyen rapide, Bidirectionnel, Transmission synchrone, Interface série échangeable à chaud peu coûteuse et pratique. Les périphériques USB sont largement utilisés en raison de leur transmission rapide de données et d'autres avantages, Interface pratique, Et prise en charge Hot swap. Actuellement, Usb2 est utilisé pour la plupart des produits sur le marché.0 comme interface, Mais de nombreux nouveaux arrivants rencontrent de nombreux problèmes dans les applications USB. Souvent, Après Composants PCB, Il y a divers problèmes avec l'interface USB, Par exemple, la communication est instable ou impossible. Vérifier les schémas et les soudures. Il faut peut - être douter. Conception des PCB Ce n'est pas raisonnable.. Dessiner un PCB conforme à usb2.Les exigences en matière de transmission des données jouent un rôle important dans la performance et la fiabilité du produit..

Le Protocole USB définit deux lignes de signaux différentiels (D +, D -) pour la transmission de signaux numériques. Si l'appareil USB doit fonctionner de façon stable, il doit être posé et câblé en stricte conformité avec les règles de Signalisation différentielle. Selon les années d'expérience de l'auteur dans la conception et le débogage de produits liés à USB, les points suivants sont résumés:

1. Lors de la disposition des composants, les lignes différentielles doivent être aussi courtes que possible afin de réduire la distance de câblage des lignes différentielles.

2. La ligne différentielle doit être tracée en priorité. Il ne doit pas y avoir plus de deux paires de trous de travers sur une paire de lignes différentielles autant que possible (le trou de travers augmentera l'inductance parasitaire de la ligne, ce qui affectera l'intégrité du signal de la ligne) et doit être placé symétriquement.

3. Le câblage parallèle symétrique assure un couplage serré entre les deux lignes et évite le câblage à 90°. Le câblage courbe ou 45° est une bonne méthode

4. Disposition de la capacité de résistance différentielle en série, du point d'essai et de la résistance supérieure et inférieure

5. En raison de la distribution des broches, des trous de travers et de l'espace de câblage, la longueur de la ligne différentielle est susceptible de ne pas correspondre. Une fois que la longueur de la ligne ne correspond pas, le timing est décalé et une interférence en mode commun est introduite pour réduire la qualité du signal. Il est donc nécessaire de compenser l'inadéquation des paires différentielles pour faire correspondre la longueur de la ligne. La différence de longueur est généralement contrôlée à moins de 5 mils. Le principe de compensation est de compenser la différence de longueur

6. Afin de réduire les échanges, si l'espace le permet, la distance entre les autres réseaux de signalisation et la ligne différentielle de mise à la terre doit être d'au moins 20 mils (20 mils sont des valeurs empiriques). Si la distance entre le sol et la ligne différentielle est trop courte, l'impédance de la ligne différentielle sera affectée.

7. Le courant de sortie usb est de 500mA. Notez le poids de ligne pour vbus et GNd. Si une feuille de cuivre de 1oz est utilisée, une largeur de ligne supérieure à 20mil peut satisfaire aux exigences en matière de courant porteur. Bien sûr, plus la largeur de la ligne est large, meilleure est l'intégrité de l'alimentation électrique.

La largeur de ligne et l'espacement des signaux de ligne différentielle des dispositifs USB ordinaires doivent être conformes à la largeur de ligne de l'ensemble du tableau. Cependant, lorsque le périphérique USB fonctionne à 480 Mbits / s, il ne suffit pas de le faire. Nous devons également contrôler l'impédance du signal différentiel. Le contrôle de l'impédance de la ligne de signal différentiel est important pour l'intégrité du signal numérique à grande vitesse, car l'impédance différentielle affecte l'oculaire, la largeur de bande du signal, le Jitter du signal et la tension d'interférence de la ligne de signal différentiel. L'impédance différentielle de la ligne est généralement contrôlée à 90 (± 10%) ohms (voir le manuel de la puce pour les valeurs spécifiques). L'impédance différentielle est inversement proportionnelle à la largeur de ligne W1, W2, T1, à la constante diélectrique er1, à l'espacement des lignes S1 et à la distance H1 de la couche de référence. L'illustration suivante montre une vue transversale de la ligne différentielle.

La figure ci - dessous montre la pile de référence de la planche à quatre niveaux. Les deux couches intermédiaires sont des couches de référence. La couche de référence est généralement GNd ou Power. La couche de référence correspondant à la ligne de différence doit être complète et indivisible, sinon l'impédance de la ligne de différence sera discontinue. Si la plaque à quatre couches est stratifiée comme le montre la figure 2, l'impédance différentielle de 90 © peut être satisfaite par une largeur de ligne différentielle de 4,5 mil et un espacement de ligne de 5,5 mil. Cependant, la largeur du fil de 4,5 mils et l'espacement du fil de 5,5 mils ne sont que nos valeurs théoriques de conception. Enfin, le fabricant de la carte ajustera correctement la largeur et l'espacement des lignes ainsi que la distance par rapport à la couche de référence en fonction des valeurs d'impédance requises et en combinaison avec la production réelle et la carte.

Les règles de câblage ci - dessus sont basées sur les appareils usb2.0. Dans le processus de câblage USB, nous devrions maîtriser la longueur minimale, le couplage serré, la longueur égale et l'impédance constante de la ligne différentielle, et prêter attention à la capacité de charge de courant de la ligne d'alimentation USB. Lorsque le périphérique USB fonctionne, il n'y a essentiellement aucun problème à maîtriser les principes ci - dessus.