PCBlayout之USB差分走線布線經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

1、 PCBlayoutUSB差分走線布線經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)USB是一種快速、雙向、同步傳輸、廉價(jià)、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(diǎn)使USB設(shè)備得到廣泛應(yīng)用。目前，市場(chǎng)上以USB2.0為接口的產(chǎn)品居多，但很多硬件新手在USB應(yīng)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(wèn)題比如通訊不穩(wěn)定或是無(wú)法通訊，檢查原理圖和焊接都無(wú)問(wèn)題，或許這個(gè)時(shí)候就需懷疑PCB設(shè)計(jì)不合理。繪制滿足USB2.0數(shù)據(jù)傳輸要求的PCB對(duì)產(chǎn)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(hào)線（D+、D-）傳輸數(shù)字信號(hào)，若要USB設(shè)備工作穩(wěn)定差分信號(hào)線就必須嚴(yán)格按照差分信號(hào)的規(guī)

2、則來(lái)布局布線。根據(jù)筆者多年USB相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)以下注意要點(diǎn)：1.在元件布局時(shí)，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(duì)差分線上盡量不要超過(guò)兩對(duì)過(guò)孔（過(guò)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），且需對(duì)稱放置（V為合理的方式，X為不合理方式）； # #對(duì)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(cè)試點(diǎn)，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(guò)孔、以及走線空間等因素存在使得差分線長(zhǎng)易不匹配，而

3、線長(zhǎng)一旦不匹配，時(shí)序會(huì)發(fā)生偏移，還會(huì)引入共模干擾，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?？刂圃?mil以內(nèi)，補(bǔ)償原則是哪里出現(xiàn)長(zhǎng)度差補(bǔ)償哪里；為了減少串?dāng)_，在空間允許的情況下，其他信號(hào)網(wǎng)絡(luò)及地離差分線的間距至少20mil（20mil是經(jīng)驗(yàn)值），覆地與差分線的距離過(guò)近將對(duì)差分線的阻抗產(chǎn)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(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)備工作速度是480Mbits/s,只做到以上幾點(diǎn)是不夠的，我們還需對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行阻抗控制，控制差分信號(hào)線的阻抗對(duì)高速數(shù)字信號(hào)的完整性是非常重要的。因?yàn)椴罘肿杩褂绊懖罘中盘?hào)的眼圖、信號(hào)帶寬、信號(hào)抖動(dòng)和信號(hào)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(cè)指導(dǎo))，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(duì)應(yīng)的參考層必須完整，不能被分割，否則會(huì)導(dǎo)致差分線阻抗不連續(xù)。若是以圖2疊層設(shè)計(jì)四層板，通常設(shè)計(jì)時(shí)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