USB2.0與USB3.0接口的PCB布局布線要求

USB是通用串行總線的英文縮寫，是連接外部裝置的一個串口總線標(biāo)準(zhǔn)，也是一種輸入輸出接口的技術(shù)規(guī)范，被廣泛地應(yīng)用于個人電腦和移動設(shè)備等信息通迅產(chǎn)品，并擴展到攝影器材，數(shù)字電視（機頂盒）、游戲機等其它相關(guān)領(lǐng)域。

USB2.0接口具有高達480Mbps的傳輸速率，USB3.0的最大傳輸帶寬高達5Gbps,USB3.0引入全雙工數(shù)據(jù)傳輸。USB的布局和布線有其對應(yīng)的設(shè)計要求。

USB2.0及USB3.0接口管腳定義如圖1所示。

圖1 USB 2.0與USB 3.0管腳定義

一、USB接口的PCB布局要求

1、USB應(yīng)該接口靠近板邊或結(jié)構(gòu)定位放置，伸出板邊一定位置(直插除外)，方便插拔；

2、ESD、共模電感器件靠近USB接口，放置的順序是ESD-共模電感-阻容；

3、注意ESD和USB的距離，留有一定的的間距，考慮后焊的情況。

4、在布局時，盡量使差分線路最短，以縮短差分線距離。

二、USB接口的PCB布線要求

1、USB要走差分，阻抗控制為90歐姆，并包地處理，總長度最好不要超過1800mil.

2、盡可能縮短走線長度，優(yōu)先考慮對高速USB差分（RX、TX差分）的布線，USB差分走線在走線的時候，盡可以有的減少換層過孔，從而可以更好的做到阻抗的控制，避免信號的反射；

3、過孔會造成線路阻抗的不連續(xù)，在每次打孔換層的地方加一對回流地過孔，用于信號回流換層。

4、若USB兩邊定位柱接的是保護地，分割時保證與GND的距離是2MM，并在保護地區(qū)域多打孔，保證充分連接，如圖2所示。

圖2 外殼GND和信號GND的隔離

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，布線長一旦不匹配，時序會發(fā)生偏差，還會引起共模干擾，降低信號質(zhì)量。所以，相應(yīng)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(nèi)，補償按照差分等長規(guī)范來進行。

USB2.0與3.0的PCB布線要求對比如下表1所示：

表1 USB2.0與USB 3.0的PCB布線要求

圖3 USB 2.0的布局與布線

圖4 USB 3.0的布局與布線

三、Type C接口的PCB設(shè)計

USB Type C，又稱為USB-C。需要注意的是Type-C只是一種接口，和USB的版本沒有任何關(guān)系。該接口的亮點在于更加纖薄的設(shè)計、更快的傳輸速度（最高10Gbps以及更強悍的電力傳輸（最高100W)。Type-C雙面可插接口最大的特點的支持USB接口雙面插入，主要面向更輕薄、更纖細(xì)的設(shè)備。以下如圖7-23所示，為Type-C接口的管腳定義。

圖7-23 Type C接口的管腳定義

Type C接口的PCB設(shè)計要求：

1、ESD、共模電感器件靠近Type C接口，放置的順序是ESD→共模電感→阻容；同樣也要注意ESD 和Type C的距離，留有一定的間距，考慮后焊情況。

2、TX信號線的耦合電容應(yīng)靠近接口放置，RX信號線的耦合電容由設(shè)備端提供，如圖7-24所示；

圖7-24 TX信號線的耦合電容

2、Type C差分走線阻抗控制90ohm±10％，為了保證阻抗的連續(xù)性，應(yīng)該有良好的參考平面和不跨分割，信號打孔換層時數(shù)量不超過2個。

3、Type-C有RX/TX1-2四組差分信號，兩組D+/D-差分信號 ，一共六對差分線，差分信號線要求至少緊鄰一個地平面，兩側(cè)都緊鄰地平面最好，走線盡量短，走線最長不要超過6inchs。

4、保證Type C差分線長匹配，對內(nèi)等長誤差<6mil，等長按照差分等長規(guī)范。

5、保證Type C差分對于對間或者差分對于其他信號的影響，對內(nèi)間距建議是大于等于4倍Type C線寬。與其他信號之間的間距保持盡量大于等于4倍Type C線寬；

6、CC1/CC2是兩個關(guān)鍵引腳，作用很多：探測連接，區(qū)分正反面，區(qū)分DFP和UFP，也就是主從配置Vbus，走線時面要加粗處理。

注意：Type-C連接器工作速率≥8Gbps時，請按照第五章5.6節(jié)的連接器優(yōu)化建議進行設(shè)計處理

圖7-25 Type-C連接器布線示意