USB是通用串行總線的英文縮寫(xiě)，是連接外部裝置的一個(gè)串口總線標(biāo)準(zhǔn)，也是一種輸入輸出接口的技術(shù)規(guī)范，被廣泛地應(yīng)用于個(gè)人電腦和移動(dòng)設(shè)備等信息通迅產(chǎn)品，并擴(kuò)展到攝影器材，數(shù)字電視（機(jī)頂盒）、游戲機(jī)等其它相關(guān)領(lǐng)域。
USB2.0接口具有高達(dá)480Mbps的傳輸速率，USB3.0的最大傳輸帶寬高達(dá)5Gbps,USB3.0引入全雙工數(shù)據(jù)傳輸。USB的布局和布線有其對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。
USB2.0及USB3.0接口管腳定義如圖1所示。
圖1 USB 2.0與USB 3.0管腳定義
一、USB接口的PCB布局要求
1、USB應(yīng)該接口靠近板邊或結(jié)構(gòu)定位放置，伸出板邊一定位置(直插除外)，方便插拔；
2、ESD、共模電感器件靠近USB接口，放置的順序是ESD-共模電感-阻容；
3、注意ESD和USB的距離，留有一定的的間距，考慮后焊的情況。
4、在布局時(shí)，盡量使差分線路最短，以縮短差分線距離。
二、USB接口的PCB布線要求
1、USB要走差分，阻抗控制為90歐姆，并包地處理，總長(zhǎng)度最好不要超過(guò)1800mil.
2、盡可能縮短走線長(zhǎng)度，優(yōu)先考慮對(duì)高速USB差分（RX、TX差分）的布線，USB差分走線在走線的時(shí)候，盡可以有的減少換層過(guò)孔，從而可以更好的做到阻抗的控制，避免信號(hào)的反射；
3、過(guò)孔會(huì)造成線路阻抗的不連續(xù)，在每次打孔換層的地方加一對(duì)回流地過(guò)孔，用于信號(hào)回流換層。
4、若USB兩邊定位柱接的是保護(hù)地，分割時(shí)保證與GND的距離是2MM，并在保護(hù)地區(qū)域多打孔，保證充分連接，如圖2所示。
圖2 外殼GND和信號(hào)GND的隔離
5、由于管腳分布、過(guò)孔、以及走線空間等因素存在使得差分線長(zhǎng)易不匹配，布線長(zhǎng)一旦不匹配，時(shí)序會(huì)發(fā)生偏差，還會(huì)引起共模干擾，降低信號(hào)質(zhì)量。所以，相應(yīng)的要對(duì)差分對(duì)不匹配的情況作出補(bǔ)償，使其線長(zhǎng)匹配，長(zhǎng)度差通常控制在5mil以?xún)?nèi)，補(bǔ)償按照差分等長(zhǎng)規(guī)范來(lái)進(jìn)行。
USB2.0與3.0的PCB布線要求對(duì)比如下表1所示：
表1 USB2.0與USB 3.0的PCB布線要求
圖3 USB 2.0的布局與布線
圖4 USB 3.0的布局與布線
三、Type C接口的PCB設(shè)計(jì)
USB Type C，又稱(chēng)為USB-C。需要注意的是Type-C只是一種接口，和USB的版本沒(méi)有任何關(guān)系。該接口的亮點(diǎn)在于更加纖薄的設(shè)計(jì)、更快的傳輸速度（最高10Gbps以及更強(qiáng)悍的電力傳輸（最高100W)。Type-C雙面可插接口最大的特點(diǎn)的支持USB接口雙面插入，主要面向更輕薄、更纖細(xì)的設(shè)備。以下如圖7-23所示，為T(mén)ype-C接口的管腳定義。
圖7-23 Type C接口的管腳定義
Type C接口的PCB設(shè)計(jì)要求：
1、ESD、共模電感器件靠近Type C接口，放置的順序是ESD→共模電感→阻容；同樣也要注意ESD 和Type C的距離，留有一定的間距，考慮后焊情況。
2、TX信號(hào)線的耦合電容應(yīng)靠近接口放置，RX信號(hào)線的耦合電容由設(shè)備端提供，如圖7-24所示；
圖7-24 TX信號(hào)線的耦合電容
2、Type C差分走線阻抗控制90ohm±10％，為了保證阻抗的連續(xù)性，應(yīng)該有良好的參考平面和不跨分割，信號(hào)打孔換層時(shí)數(shù)量不超過(guò)2個(gè)。
3、Type-C有RX/TX1-2四組差分信號(hào)，兩組D+/D-差分信號(hào) ，一共六對(duì)差分線，差分信號(hào)線要求至少緊鄰一個(gè)地平面，兩側(cè)都緊鄰地平面最好，走線盡量短，走線最長(zhǎng)不要超過(guò)6inchs。
4、保證Type C差分線長(zhǎng)匹配，對(duì)內(nèi)等長(zhǎng)誤差
5、保證Type C差分對(duì)于對(duì)間或者差分對(duì)于其他信號(hào)的影響，對(duì)內(nèi)間距建議是大于等于4倍Type C線寬。與其他信號(hào)之間的間距保持盡量大于等于4倍Type C線寬；
6、CC1/CC2是兩個(gè)關(guān)鍵引腳，作用很多：探測(cè)連接，區(qū)分正反面，區(qū)分DFP和UFP，也就是主從配置Vbus，走線時(shí)面要加粗處理。
注意：Type-C連接器工作速率≥8Gbps時(shí)，請(qǐng)按照第五章5.6節(jié)的連接器優(yōu)化建議進(jìn)行設(shè)計(jì)處理
圖7-25 Type-C連接器布線示意
|
