PCBlayout之USB差分走線布線經驗教訓

1、 PCBlayoutUSB差分走線布線經驗教訓USB是一種快速、雙向、同步傳輸、廉價、方便使用的可熱拔插的串行接口。由于數(shù)據(jù)傳輸快，接口方便，支持熱插拔等優(yōu)點使USB設備得到廣泛應用。目前，市場上以USB2.0為接口的產品居多，但很多硬件新手在USB應用中遇到很多困擾，往往PCB裝配完之后USB接口出現(xiàn)各種問題比如通訊不穩(wěn)定或是無法通訊，檢查原理圖和焊接都無問題，或許這個時候就需懷疑PCB設計不合理。繪制滿足USB2.0數(shù)據(jù)傳輸要求的PCB對產品的性能及可靠性有著極為重要的作用。USB協(xié)議定義由兩根差分信號線（D+、D-）傳輸數(shù)字信號，若要USB設備工作穩(wěn)定差分信號線就必須嚴格按照差分信號的規(guī)

2、則來布局布線。根據(jù)筆者多年USB相關產品設計與調試經驗，總結以下注意要點：1.在元件布局時，盡量使差分線路最短，以縮短差分線走線距離（V為合理的方式，X為不合理方式）； # #優(yōu)先繪制差分線，一對差分線上盡量不要超過兩對過孔（過孔會增加線路的寄生電感，從而影響線路的信號完整性），且需對稱放置（V為合理的方式，X為不合理方式）； # #對稱平行走線，這樣能保證兩根線緊耦合，避免90。走線，弧形或45。均是較好的走線方式（V為合理的方式,X為不合理方式）； 差分串接阻容，測試點，上下拉電阻的擺放（V為合理的方式，x為不合理方式）ri由于管腳分布、過孔、以及走線空間等因素存在使得差分線長易不匹配，而

3、線長一旦不匹配，時序會發(fā)生偏移，還會引入共模干擾，降低信號質量。所以，相應的要對差分對不匹配的情況作出補償，使其線長匹配，長度差通?？刂圃?mil以內，補償原則是哪里出現(xiàn)長度差補償哪里；為了減少串擾，在空間允許的情況下，其他信號網絡及地離差分線的間距至少20mil（20mil是經驗值），覆地與差分線的距離過近將對差分線的阻抗產生影響；7.USB的輸出電流是500mA,需注意VBUS及GND的線寬，若采用的10z的銅箔，線寬大于20mil即可滿足載流要求，當然線寬越寬電源的完整性越好。普通USB設備差分線信號線寬及線間距與整板信號線寬及線間距一致即可。然而當USB設備工作速度是480Mbits/s,只做到以上幾點是不夠的，我們還需對差分信號進行阻抗控制，控制差分信號線的阻抗對高速數(shù)字信號的完整性是非常重要的。因為差分阻抗影響差分信號的眼圖、信號帶寬、信號抖動和信號線上的干擾電壓。差分線阻抗一般控制在90(10%)歐姆(具體值參照芯片手冊指導)，差分線阻抗與線寬Wl、W2、T1成反比，下圖為四層板的參考疊層，其中中間兩層為參考層，參考層通常為GND或Power，并且差分線所對應的參考層必須完整，不能被分割，否則會導致差分線阻抗不連續(xù)。若是以圖2疊層設計四層板，通常設計時差分線采用4.5mil的線寬及5.5mil的線間距既可以滿足差分阻抗90Q。然而4.5mil線寬及5.5m