usb走线注意事项.doc

USB 是一种快速、双向、同步传输、廉价、方便使用的可热拔插的串行接口由于数据传输快，接口方便，支持热插拔等优点使 USB 设备得到广泛应用目前，市场上以 USB2.0为接口的产品居多，但很多硬件新手在 USB 应用中遇到很多困扰，往往 PCB 装配完之后USB 接口出现各种 问题，比如通 讯不稳定或是无法通讯，检查原理图和焊接都无问题，或许这个时候就需怀疑 PCB 设计 不合理绘制满足 USB2.0 数据传输要求的 PCB 对产品的性能及可靠性有着极为重要的作用 USB 协议定义由两根差分信号线（D+ 、D- ）传输数字信号，若要 USB 设备工作稳定差分信号线就必须严格按照差分信号的规则来布局布线根据笔者多年 USB 相关产品设计与调试经验，总结以下注意要点： 1. 在元件布局时，尽量使差分线路最短，以缩短差分线走线距离（√为合理的方式，× 为不合理方式）； 2. 优先绘制差分线，一对差分线上尽量不要超过两对过孔（过孔会增加线路的寄生电感，从而影响线路的信号完整性），且需对称放置（√为合理的方式，×为不合理方式）； 3. 对称平行走线，这样能保证两根线紧耦合，避免 90°走线，弧形或 45°均是较好的走线方式（√为合理的方式，×为不合理方式）； 4. 差分串接阻容，测试点，上下拉 电阻的摆放（√ 为合理的方式，×为不合理方式）； 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，而线长一旦不匹配，时序会发生偏移，还会引入共模干扰，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，补偿原则是哪里出现长度差补偿哪里； 6. 为了减少串扰，在空间允许的情况下，其他信号网络及地离差分线的间距至少20mil(20mil 是经验值) ，覆地与差分线的距离过近将对差分线的阻抗产生影响； 7. USB 的输出 电流是 500mA，需注意 VBUS 及 GND 的线宽，若采用的 1Oz 的铜箔，线宽大于 20mil 即可满足载流要求，当然线宽越宽电源的完整性越好 普通 USB 设备 差分线信号线宽 及线间距与整板信号线宽及线间距一致即可然而当 USB设备工作速度是 480 Mbits/s，只做到以上几点是不够的，我们还需对差分信号进行阻抗控制，控制差分信号线的阻抗对高速数字信号的完整性是非常重要的，因为差分阻抗影响差分信号的眼图、信号带宽、信号抖动和信号线上的干扰电压差分线阻抗一般控制在90（±10%）欧姆( 具体值参照芯片手册指导) ，差分线阻抗与线宽 W1、W2、T1 成反比，与介电常数 Er1 成反比，与线间距 S1 成正比，与参考层的距离 H1 正比，如下图是差分线的截面图。

下图为四层板的参考叠层，其中中间两层为参考层，参考层通常为 GND 或 Power，并且差分线所对应的参考层必须完整，不能被分割，否则会导致差分线阻抗不连续若是以图 2叠层设计四层板，通常设计时差分线采用 4.5mil 的线宽及 5.5mil 的线间距既可以满足差分阻抗 90Ω然而 4.5mil 线宽 及 5.5mil 线间距只是我们理 论设计值，最终电路板厂依据要求的阻抗值并结合生产的实际情况和板材会对线宽线间距及到参考层的距离做适当的调整 以上所描述的布线规则是基于 USB2.0 设备，在 USB 布线过程中把握差分线路最短、紧耦合、等长、阻抗一致且注意好 USB 电源线的载流能力，掌握好以上原则 USB 设备运行基本没问题。