Что следует учитывать при проектировании платы USB

В конструкции USB2.0 разность USB D plus/D- работает в высокоскоростном режиме 480 Мбит/с, а системные часы могут работать на частотах 12 МГц, 48 МГц и 60 МГц. Он относится к высокоскоростной части дизайна аппаратного обеспечения. Есть много аспектов, которые требуют особого внимания. Поскольку USB-кабели имеют тенденцию образовывать несимметричные антенны, необходимо предотвратить проникновение радиочастотного тока в кабель.

D plus /D-: Высокоскоростной дифференциальный сигнал, на который легко влияют внешние шумы и которые влияют на качество передачи сигнала.

Сигнал источника питания VBUS: Пульсации источника питания на сигнальном выводе источника питания будут вызывать сильные помехи для сигнала передачи данных, поэтому его необходимо отфильтровать. И сигнал земли также должен быть отфильтрован, чтобы уменьшить помехи. Также обратите внимание на провалы напряжения для сильноточных нагрузок.

D plus /D- контроль равной длины: При работе в высокоскоростном режиме или скорости USB3.0 необходимо обеспечить проводку D plus /D- равной длины. Длина дорожек D plus и D– не должна отличаться более чем на 50 мил (1,25 мм) во избежание искажения сигнала и предотвращения влияния напряжения переменного тока.

Следы D plus и D- должны быть менее 3 дюймов (75 мм) в длину. Рекомендуется, чтобы длина двух дорожек не превышала 1 дюйм.

При трассировке прямой угол должен быть изогнут дважды под углом 45 градусов или закруглен (вместо прямого угла 90 градусов).

Контроль импеданса: дифференциальная проводка D plus/D-, контроль импеданса 90 Ом ± 10 процентов

Без шлейфа (без точки опоры): при добавлении контрольных точек или некоторых устройств постарайтесь убедиться, что дифференциальный сигнал не имеет точки опоры, как показано ниже:

Полная базовая плоскость: для реализации импеданса D плюс /D- требуется полная базовая плоскость, не может быть разделенных эталонных плоскостей. Если отдельные опорные плоскости не должны появляться, необходимо подключить конденсаторы-перемычки, как показано ниже:

Теперь степень интеграции микросхем очень высока, а конструкция периферийных устройств USB_Host относительно проста, как показано ниже.

Устройство ограничения тока: RT9702, стандартная нагрузка USB2.0 требует максимального тока 500 мА от VBUS, и оно будет отключено, если оно превысит 500 мА.

Электростатическая защита: SRV05 предотвращает повреждение сигнала разъема статическим электричеством, размещайте его рядом с интерфейсом USB.

Магнитные шарики L1/L2: устраняют высокочастотный шум в сигналах питания и повышают эффективность защиты от джиттера. Значение сопротивления магнитных шариков составляет от 47 Ом до 1000 Ом (при частоте сигнала 100 МГц), расположенных рядом с разъемом.

R157/R158: согласующие резисторы для предотвращения выброса сигнала, сопротивление обычно находится в пределах 10 Ом -33 Ом, расположенные рядом с контроллером USB.

CP1: большой конденсатор обеспечивает слишком сильное падение напряжения VBUS в момент подключения и отключения или при передаче большого объема данных, и он расположен близко к интерфейсу USB.