本應用筆記描述了通用串行總線,并提供了與USB3300的系統應用相關的PCB布局敏感區域的信息。本文檔適用于在硬件設計,USB協議和USB 2.0規范方面眾所周知的設計人員。
介紹
通用串行總線(USB)能夠以480 Mbps的速度運行。為了在高速數據速率下可靠地運行,需要出色的信號完整性。PCB布局是保持信號完整性的關鍵組成部分。本文檔提供有關PCB布局的建議。
USB走線的受控阻抗
USB 2.0規范要求USB DP / DM走線標稱保持90歐姆的差分阻抗(有關更多詳細信息,請參見USB規范Rev 2.0,第7.1.1.3段)。在這種設計中,跡線為14密耳寬,最小行距為7密耳。這些數字是在距地面參考平面13密耳的距離處得出的。在DP / DM線的正下方需要一個連續的接地平面,并且在DP / DM線的任一側至少要延伸5倍的間隔寬度。
保持接近90歐姆的差分阻抗。對于不同的電介質厚度,銅重量或電路板堆疊,將需要重新計算走線寬度和間距。
在形狀和長度方面保持DP / DM線之間的對稱性。
單端阻抗并不像差分阻抗那么重要,可接受的范圍是42到78ohms(等效地,共模阻抗必須在21 Ohms和39 Ohms之間)。
圖1顯示了具有大致相等的走線長度和對稱性的DP / DM走線。
保持導體的寬度和間距以提供符合USB規范的差分和共模阻抗非常重要。使用45度轉角以最小化阻抗不連續性。
隔離DP / DM跡線
DP / DM走線必須與附近的電路和信號隔離。零件到直線的距離應大于或等于跡線之間7 mil間距的距離的5倍。請勿在零件下方布線差分對。不要將DP / DM線與其他PCB走線交叉,除非走線位于DP / DM的接地層的相反側。將DP / DM走線布線在實體平面上,而不是在電源平面上。
USB連接器上的隔離屏蔽
圖2顯示Mini-AB連接器外殼通過交流電耦合到設備接地。
USB3300完全支持USB On-the-Go(OTG)PHY。外殼還通過鐵氧體磁珠FB2直流接地。工業慣例是僅將電纜屏蔽層的主機側接地。這樣做是為了提供電纜屏蔽,同時如果主機和設備接地之間存在電位差,則可以防止可能的接地電流流入USB電纜。如果只需要設備操作,則建議切斷FB2和連接器外殼之間的走線,以便僅將外殼的AC接地。
晶體振蕩器
晶體振蕩器對雜散電容和其他信號的噪聲敏感。它還會干擾其他信號并引起EMI噪聲。負載電容器,晶體電阻和并聯電阻應放置得彼此靠近。負載電容器的接地線應短接,并遠離USB,VBUS電源線的返回電流。負載電容器的返回路徑應為數字邏輯電源。
圖3示出了晶體振蕩器電路的示意圖。
圖4說明了晶體電路的建議PCB布局。所有組件都離USB線很遠。
RBIAS
RBIAS電阻設置內部電流源基準。因此,RBIAS引腳是一個高阻抗節點,因此,在RBIAS走線上產生的任何噪聲都會直接影響內部電流基準,并對眼圖質量產生負面影響。RBIAS電阻應放置在靠近RBIAS引腳的位置,接地回路應短接RBIAS,其接地方式應與旁路電容器相同。電阻的走線應非常短,并盡可能與附近的走線隔離。
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