USB是一(yi)種快(kuai)速(su)、雙(shuang)向、同步傳輸、廉價、方便(bian)使用(yong)(yong)的可(ke)熱拔插(cha)的串(chuan)行接口(kou)。由(you)于數據(ju)傳輸快(kuai)，接口(kou)方便(bian)，支持熱插(cha)拔等優點使USB設(she)備得到廣泛應用(yong)(yong)。目前，市場上以(yi)USB2.0為接口(kou)的產品居多(duo)(duo)(duo)，但很多(duo)(duo)(duo)硬(ying)件新(xin)手在(zai)USB應用中遇到(dao)很多(duo)(duo)(duo)困擾，往(wang)往(wang)PCB裝配完之(zhi)后(hou)USB接口(kou)出現各種問題

比如通訊不穩定(ding)或是無法通訊，檢(jian)查原理(li)圖和焊接都無問(wen)題，或許這個時候就需懷疑PCB設計不合理(li)。繪制滿足USB2.0數據傳輸(shu)要(yao)求的(de)PCB對產(chan)品的(de)性(xing)能(neng)及可靠性(xing)有著極(ji)為重要(yao)的(de)作用。

USB協議定義由兩根差分信號線（D+、D-）傳輸數字信號，若要USB設備工作穩定差分信號線就必須嚴格按照差分信號的規則來布局布線。根據筆(bi)者(zhe)多年USB相關產品設計與調試(shi)經驗，總結以[敏感詞(ci)]意(yi)要點(dian)：

1.在元件布局時，盡量使差(cha)分(fen)(fen)線(xian)路最短(duan)，以(yi)縮短(duan)差(cha)分(fen)(fen)線(xian)走線(xian)距離（√為合理(li)的方式(shi)，×為不(bu)合理(li)方式(shi)）；

2.優先(xian)繪制差(cha)分(fen)線(xian)(xian)，一對差(cha)分(fen)線(xian)(xian)上盡量不(bu)要(yao)超過兩(liang)對過孔（過孔會增(zeng)加(jia)線(xian)(xian)路(lu)的(de)寄生電感，從而(er)影響線(xian)(xian)路(lu)的(de)信號(hao)完(wan)整性），且(qie)需對稱放置（√為合(he)理(li)的(de)方式(shi)，×為不(bu)合(he)理(li)方式(shi)）； 

3.對稱平行走線，這樣能保證(zheng)兩根(gen)線緊耦合(he)，避(bi)免90°走線，弧形或(huo)45°均是較好(hao)的走線方式（√為(wei)合(he)理(li)的方式，×為(wei)不(bu)合(he)理(li)方式）；

4.差分串(chuan)接阻(zu)容，測試(shi)點，上下(xia)拉電阻(zu)的擺放（√為(wei)合(he)(he)理的方式，×為(wei)不合(he)(he)理方式）； 

5.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，而線長一旦不匹配，時序會發生偏移，還會引入共模干(gan)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，長度差通常控制在5mil以內，補償(chang)原則是哪里出現長度差補償哪里；

6.為了減(jian)少串擾，在(zai)空間(jian)允許的(de)情況下，其他信(xin)號網(wang)絡及地離差(cha)分線的(de)間(jian)距(ju)至少20mil(20mil是經(jing)驗值)，覆地與差(cha)分線的(de)距(ju)離過近將(jiang)對差(cha)分線的(de)阻抗產生影響(xiang)；

7.USB的(de)輸出電流是500mA，需注意VBUS及GND的(de)線寬(kuan)，若采(cai)用(yong)的(de)1Oz的(de)銅箔，線寬(kuan)大(da)于20mil即可(ke)滿足載流要求，當然線寬(kuan)越寬(kuan)電源的(de)完整性越好。

普(pu)通USB設備差分線信號線寬及(ji)線間距與整板信號線寬及(ji)線間距一致即可。然而當USB設(she)備工作(zuo)速度是(shi)480 Mbits/s，只做(zuo)到(dao)以上幾點是(shi)不夠(gou)的，我(wo)們(men)還需對差(cha)分信(xin)號進行阻抗控制(zhi)，控制(zhi)差(cha)分信(xin)號線的阻抗對高速數字信(xin)號的完整性是(shi)非常(chang)重要(yao)的。

因為差分阻抗(kang)影響差分信(xin)號的眼圖、信(xin)號帶寬、信(xin)號抖動和信(xin)號線(xian)上的干擾(rao)電壓。差分線(xian)(xian)阻抗(kang)一般控制在90（±10%）歐姆(具體(ti)值參照芯片手冊(ce)指導)，差分線(xian)(xian)阻抗(kang)與(yu)(yu)線(xian)(xian)寬W1、W2、T1成反比(bi)，與(yu)(yu)介電(dian)常數(shu)Er1成反比(bi)，與(yu)(yu)線(xian)(xian)間距(ju)(ju)S1成正(zheng)比(bi)，與(yu)(yu)參考層的距(ju)(ju)離H1正(zheng)比(bi)，如(ru)下圖是差分線(xian)(xian)的截面圖。

下圖為(wei)四(si)層(ceng)(ceng)板的參考(kao)疊層(ceng)(ceng)，其中中間兩層(ceng)(ceng)為(wei)參考(kao)層(ceng)(ceng)，參考(kao)層(ceng)(ceng)通常為(wei)GND或Power，并(bing)且差(cha)分(fen)線所對應的參考(kao)層(ceng)(ceng)必須完(wan)整(zheng)，不能被分(fen)割，否(fou)則會(hui)導致差(cha)分(fen)線阻抗不連(lian)續。若(ruo)是以圖 2疊層設計四層板，通常設計時差(cha)分(fen)線(xian)采用4.5mil的線(xian)寬(kuan)及5.5mil的線(xian)間距(ju)既可(ke)以滿足(zu)差(cha)分(fen)阻抗90Ω。

然而4.5mil線(xian)寬(kuan)及5.5mil線(xian)間(jian)距(ju)只是我們理論設(she)計值(zhi)，最終電路(lu)板(ban)廠依據要求的(de)阻抗值(zhi)并結合(he)生產(chan)的(de)實際情況和(he)板(ban)材會對線(xian)寬(kuan)線(xian)間(jian)距(ju)及到參考層的(de)距(ju)離做(zuo)適(shi)當的(de)調整。

以上所描述的布線規則是基于USB2.0設備，在USB布線過程中把握差分線路最短、緊耦合、等長、阻抗一致且注意好USB電源線的載流能力，掌握好以上原則USB設備運行基本沒問題。


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