USB2.0与USB3.0接口的PCB布局布线要求

USB是通用串行总线的英文缩写,是连接外部装置的一个串口总线标准,也是一种输入输出接口的技术规范,被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通迅产品,并扩展到摄影器材,数字电视(机顶盒)、游戏机等其它相关领域。

USB2.0接口具有高达480Mbps的传输速率,USB3.0的最大传输带宽高达5Gbps,USB3.0引入全双工数据传输。USB的布局和布线有其对应的设计要求。

USB2.0及USB3.0接口管脚定义如图1所示。

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 图1 USB 2.0与USB 3.0管脚定义

一、USB接口的PCB布局要求:

1、USB应该接口靠近板边或结构定位放置,伸出板边一定位置(直插除外),方便插拔;

2、ESD、共模电感器件靠近USB接口,放置的顺序是ESD-共模电感-阻容;

3、注意ESD和USB的距离,留有一定的的间距,考虑后焊的情况。

4、在布局时,尽量使差分线路最短,以缩短差分线距离。

二、USB接口的PCB布线要求

1、USB要走差分,阻抗控制为90欧姆,并包地处理,总长度最好不要超过1800mil.

2、尽可能缩短走线长度,优先考虑对高速USB差分(RX、TX差分)的布线,USB差分走线在走线的时候,尽可以有的减少换层过孔,从而可以更好的做到阻抗的控制,避免信号的反射;

3、过孔会造成线路阻抗的不连续,在每次打孔换层的地方加一对回流地过孔,用于信号回流换层。

4、若USB两边定位柱接的是保护地,分割时保证与GND的距离是2MM,并在保护地区域多打孔,保证充分连接,如图2所示。

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图2 外壳GND和信号GND的隔离

5、由于管脚分布、过孔、以及走线空间等因素存在使得差分线长易不匹配,布线长一旦不匹配,时序会发生偏差,还会引起共模干扰,降低信号质量。所以,相应的要对差分对不匹配的情况作出补偿,使其线长匹配,长度差通常控制在5mil以内,补偿按照差分等长规范来进行。

USB2.0与3.0的PCB布线要求对比如下表1所示:

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表1 USB2.0与USB 3.0的PCB布线要求   image.png

                                图3 USB 2.0的布局与布线                                                    图4 USB 3.0的布局与布线