USB作為一種快速、雙向、同步傳輸?shù)氖褂玫目蔁岚尾宕?a target="_blank">接口，自其誕生以來(lái)便得到了廣泛的應(yīng)用。其數(shù)據(jù)傳輸速度快、接口方便以及支持熱插拔等優(yōu)點(diǎn)，使得USB設(shè)備成為眾多電子產(chǎn)品中不可或缺的一部分。然而，隨著USB技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，越來(lái)越多的硬件新手在USB應(yīng)用中遇到了各種困擾，尤其是在PCB方面。

USB協(xié)議定義了兩根差分信號(hào)線（D+和D-）用于傳輸數(shù)字信號(hào)。為了確保USB設(shè)備的工作穩(wěn)定性，差分信號(hào)線的布局和布線必須嚴(yán)格遵守差分信號(hào)的規(guī)則。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：

元件布局與差分線路設(shè)計(jì)

在元件布局時(shí)，應(yīng)盡量縮短差分線路的長(zhǎng)度，以減少差分線走線距離。合理的布局方式是使差分線盡可能短而直，避免不必要的彎曲和繞行。同時(shí)，優(yōu)先繪制差分線，并確保一對(duì)差分線上的過孔數(shù)量不超過兩對(duì)。過孔會(huì)增加線路的寄生電感，從而影響線路的信號(hào)完整性。因此，在布局時(shí)應(yīng)盡量減少過孔的使用，并對(duì)稱放置過孔以保持差分線的平衡。

差分線走線方式

差分線應(yīng)采用對(duì)稱平行走線的方式，以保證兩根線緊耦合。避免使用90°走線，因?yàn)檫@種走線方式會(huì)引入額外的寄生電容和電感，影響信號(hào)的完整性。相反，弧形或45°走線方式能夠更好地保持差分線的平衡和一致性。此外，在走線過程中還應(yīng)注意差分串接阻容、測(cè)試點(diǎn)以及上下拉電阻的擺放位置，以確保信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性。

差分線長(zhǎng)匹配與補(bǔ)償

由于管腳分布、過孔以及走線空間等因素的存在，差分線長(zhǎng)易出現(xiàn)不匹配的情況。一旦線長(zhǎng)不匹配，就會(huì)引入共模干擾并降低信號(hào)質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)差分對(duì)不匹配的情況進(jìn)行補(bǔ)償，使其線長(zhǎng)匹配。通常來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)度差應(yīng)控制在5mil以內(nèi)，并根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。通過合理的補(bǔ)償措施可以確保差分信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性。

電源完整性與信號(hào)完整性

USB的輸出電流為500mA，因此在設(shè)計(jì)過程中需要注意VBUS及GND的線寬。如果采用1Oz的銅箔，線寬大于20mil即可滿足載流要求。當(dāng)然，線寬越寬電源的完整性越好。普通USB設(shè)備差分線信號(hào)線寬及線間距與整板信號(hào)線寬及線間距一致即可。然而當(dāng)USB設(shè)備工作速度較高時(shí)（如480Mbits/s），僅依靠上述措施可能無(wú)法滿足信號(hào)完整性的要求。此時(shí)還需要對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行阻抗控制以確保高速數(shù)字信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。