USB数据线的布局有多重要/布局看起来如何?


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目前,我正在板上配置USB数据线,我只是想了解一下我的设计效果如何。详情如下:

  • 4层板(从顶部开始:信号,接地,分离的电源层,信号)
  • 内部铜为0.5盎司,外部铜为1盎司
  • 外箔和芯之间的预浸料厚度为7.8密耳
  • 迹线为10密耳,差分对间距为9.7密耳
  • MCU引脚到并行电容的走线长度约为0.23英寸

我计划在设备的外壳中使用密封的USB连接器。我选择的连接器具有垂直头连接器布置,因此我将有一块板,将连接器焊接到该板上,然后在该板和主板之间有一根跨接电缆。

至于差分阻抗,根据上述规格,我认为我应该降落在91-92欧姆区域中的某个位置。当然,走线在整个连接过程中并不会均匀分布,因为它们在碰到连接器之前会穿过并联电容和串联电阻...但是我尽了最大的努力。

到目前为止,这是电路板布局的快照:

USB数据线布局

看起来怎么样?一对迹线之间的长度差异在5密耳以下。我担心的是可能弄乱了整个差分阻抗的东西……并使电路板和连接器之间的跳线弄乱了东西。


您介意分享您正在使用的MCU吗?许多带有内置收发器的设备都不喜欢任何外部组件。只要它们的长度相同且不太长,就可以了。(我认为Microchip数据表说的距离不到19厘米,或者像这样荒谬的长度)
恰好是2012年

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跳线会持续多久?我想这将是最薄弱的环节。
2012年

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许多启用USB的微控制器使用的usb低速/ usb全速速率可能会让您大失所望。如果您拥有可以完全实现USB 2.0高速运行的功能,则可能要格外小心,尽管看起来还不错。
克里斯·斯特拉顿

跨接电缆大约为3英寸长,28AWG,无屏蔽。我也在使用LPC1769。我使用的Embedded Artists原型板具有与我使用的相同的33ohm串联电阻和18pF并联电容。
托比·劳伦斯

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从图形中很难看出来,但是看起来您正在使用这两个信号在平面中越过裂口,并且您不想这样做。USB使用差分接收,但信号仍以平面为参考。即使不是,您仍然要担心共模噪声。它可能会那样工作,但肯定会辐射更多。
某些硬件专家

Answers:


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假设您仅使用USB低速或全速,则应该没问题。

通常,只有在长距离(多英寸)或使用USB-2.0时,才需要真正考虑布局问题。即便如此,USB仍然可以容忍。

  • USB 1.1或USB2.0低速/全速

    • 您真的不需要担心。有(可能是a骨的)人们正在运行USB2.0低速50'CAT -5电线的故事。只要将导线长度保持在几英寸或更短,我就不会担心。
    • 在低速/全速应用中,您需要担心的最快边缘是12 Mhz。这样一来,您实际上并没有达到确保走线/布线正确地被传输线/阻抗控制那么重要的地步,至少只要您的总不受控制阻抗部分小于或等于“ 6” 。
    • 就像我说的那样,大多数USB控制器对广泛不合规格的USB设备具有惊人的容忍度。如果这是用于生产的产品,我会花点时间做正确的事情(那里有一个人的主板如果与之连接的任何东西偏离规格都很小,就会抛出嘶嘶作风),但是如果它只是一个测试板,我想说的是将它整齐地布置好,不要担心。
  • USB2.0高速。

    • 在这里布局变得更加重要。USB2.0 High-Speed的最大边沿速率为480 Mhz。这样,即使短的迹线也开始接近数据的波长,并且因此适当的阻抗控制变得重要。
    • 假设您的EDA封装具有正确的阻抗控制路由选择,只需将差分对阻抗设置为〜90Ω,就可以了。但是请注意确保接地平面连续
  • USB3.0

    • 所以你讨厌自己吗?

老实说,我认识的一些人可能会想要这个。我不想排除出售它的可能性,因此,如果不要求我花很多时间,那么对它进行正确的设计对我来说是很大的。不过,我只打算支持USB 2.0全速。让连接器焊接的电路板直接插入主板,并一直走到主板边缘,会更好吗?至少通过这种方式,与使用跨接电缆相比,我可以更好地控制阻抗。
Toby Lawrence
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