USB元器件是指连接计算机和电子设备的小型连接器,通常用于传输数据、充电和连接外部设备。USB元器件的种类很多,包括USB电缆、USB集线器、USB接口、USB电容器、USB电阻器、USB晶体和USB开关等。本文主要展开介绍常见的USB接口其相关知识点。
一、USB接口介绍
USB是一种常见的外部设备连接标准,它采用菊花链形式,可以将多个外部设备连接到计算机上。USB插头的数量可以根据不同的标准和设备而有所不同,但是在USB中,每个插头都负责连接到计算机的一个系统管理信息区(SMB),这个信息区通常位于USB插头的顶部。
菊花链形式的USB允许多个设备同时连接到计算机,这些设备可以是鼠标、键盘、打印机、音箱等。在USB中,每个设备都有一个唯一的编号,通过对每个设备进行编号和识别,就可以实现对多个设备的管理和控制。
USB设备连接到计算机后,可以通过系统管理信息区进行通信和数据传输。USB设备可以使用USB 1.0、USB 2.0或USB 3.0等不同的传输速度标准,USB 3.0标准使用9针插头,传输速度可以达到40Gbps,是USB 2.0标准的4倍以上。
二、USB接口引脚
1、传输速度
2、引脚说明
三、USB接口PCB设计
确定USB接口的电压、电流和数据传输速度等参数后,可使用设计软件进行PCB的原理图设计。在设计过程中,需要考虑USB接口的布局、走线、滤波、屏蔽等因素,以确保PCB的电气性能和信号完整性。
1、差分信号传输
USB接口采用差分信号传输方式,需要保证两个差分线对之间的距离尽可能短,以减少信号干扰。差分线对之间的距离一般应小于5mil,长度差通常控制在5mil以内,特性阻抗90ohm。
2、对称放置过孔
在PCB设计中,对称放置过孔可以减少信号的串扰和干扰。对于差分线路,过孔应该尽量对称放置,且不宜超过两个。
3、平行走线
平行走线可以减少信号的串扰和干扰,因此在PCB设计中应尽量采用平行走线。
4、覆地隔离
在PCB设计中,覆地隔离可以减少地线的影响,提高信号质量。覆地与差分线的距离应大于20mil,避免互相干扰。
5、电源完整性
USB接口需要单独的电源供电,因此需要保证电源的完整性。在PCB设计中,需要使用高质量的电源线和电容,以确保电源的稳定性和完整性。
6、布局布线
在PCB设计中,需要合理布局布线,以减少信号的干扰和失真。布局布线应该尽量对称、平行、紧密、无扭曲和折叠等。
四、USB接口可制造性设计
1、焊盘设计
贴片焊盘设计应能满足目标器件脚位的长、宽和间距的尺寸要求,插件焊盘应注意引脚孔大小设计,孔径大插件松动,孔径小无法插入等问题。
2、阻抗叠层设计
阻抗叠层在电路板设计中,主要减少信号在传输过程中的损耗和干扰,合理设置线路板的层数、阻抗线宽线距、介质厚度,才能满足阻抗要求值。
3、线宽、线距设计
在设计USB接口的线宽、线距时,需要考虑到制造和维护的成本,以及产品的生产效率和良品率。
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审核编辑 黄宇
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