这样的USB布局布线,才是最正确的PCB设计方法!

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这样的USB布局布线,才是最正确的PCB设计方法!

原创 卧龙会IT技术 2018-11-18 20:32:26

USB,是英文Universal Serial Bus(通用串行总线)的缩写,是一个外部总线标准,用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。

USB在PCB设计的时候,我们应该注意什么呢,USB是一个差分线,我们就要以差分线的形式布线。它的差分阻抗一般是90欧姆,这是基本的特性。原创今日头条:卧龙会IT技术

先来说说这个阻抗

一,如果是双面板,USB布线要做阻抗的话,就必须运用共面阻抗,共面阻抗90欧姆,用POLAR软件计算结果如下

图1

线宽是W1,W2的中间值14.9mil,

线距是S1=8mil,

两根差分线与同层边的的铜箔距离是D1=5mil,

铜厚是T1=1.4mil(也就是一盎司)

这样设计就能控制到90欧姆。

二,如果是多层板,线走在外层。那就是要有一个参考层,我们在POLOAR软件中就要用另一个模型如下

图2

介质厚度H1=4mil,

线宽为w1,w2的中间值5.9mil,

线间距S1我们控制8mil,铜厚是1.4mil.

其它参数要看PCB板厂的,我们按默认来设吧。

这样可以计算出90欧姆,原创今日头条:卧龙会IT技术

三,如果是多层板里层,那我们就要利用POLAR中的另外一个模型,如下图

图3

介质厚度H1=4mil,

介质厚度H2是无所谓的,一般会很厚,至少20mil,对于20mil以上对阻抗影响差别就不是很大了。

线宽是W1,W2中间值=4mil

线距=8mil

铜厚=1.4mil,也就是1盎司

再来说说这个布局布线方法

USB2.0 协议定义由两根差分信号线(D、D-)传输高速数字信号,最高的传输速率为 480 Mbps。差分信号线上的差分电压为 400 mV,理想的差分阻抗(Zdiff)为 90Ω。

在设计 PCB 板时,控制差分信号线的差分阻抗对高速数字信号的完整性是非常重要的,因为差分阻抗影响差分信号的眼图、信号带宽、信号抖动和信号线上的干扰电压。原创今日头条:卧龙会IT技术

USB一般中间有两个串联匹配电阻,如下图所示

图4

这两个串联电阻应该放置在主芯片侧,因为串联匹配电阻应该是放在输出侧。布线时必须严格按前面提到的阻抗设计来布差分线。这样阻抗就会控制在90欧姆。

共面阻抗的话,在同一层都需要两面都有地,

多层板外层的话,相邻层必须有一个地层,也就是参考地。介质厚度就要照前面设计要求来定

多层板里层的话,也一样相邻层必须有一个参考地

还有一个重要的是,多层板的话,参考地必须完整的包围USB线,不能有分割。如下图所示

图5

上面的是错的,图中红色的代表是地层的参考地,在USB路上分成了两个铜皮,中间被分割了。下面这幅红色框所示,在 USB下面参考地是一个完整的铜皮。

今天就分享到这,可能我说的也有不对的,大家可以在评论区留言,谢谢大家支持,也请帮忙转发

原创:卧龙会 上尉Shonway

 

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