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USB接口布线指导

  • USB板级差分走线需要关注PN Skew,阻抗连续性,插损,串扰以及USB协议规定的无源SPEC指标。
  • USB板级差分走线必须满足USB协议规定的无源SPEC部分。
  • 板级差分走线需要使用地平面做为参考层,同时需要保证参考面完整,不能跨分割。USB差分走线不能跨Void以及Antipad。USB差分走线注意BGA Ball,AC耦合电容以及连接器的阻抗优化;注意PCB通孔Stub的优化,需要背钻,保证链路回损最优。
  • USB板级差分走线需要注意控制串扰,串扰的SPEC为在Nyquist频率处,所以的干扰源能量之和小于30dB。差分对TX/RX最好分层走线,如果不能实现需要关注TX、RX之间的Space控制,差分对走线之间的Space为满足一般的需要控制在10H(H为参考叠层介质高度),周围使用地Shape进行隔离。差分对过孔需要使用地孔同其他信号或者功率孔进行隔离。
  • 部分场景为了满足ESD保护等问题的要求,在电路设计时需要考虑在USB电路上设计保护电路。为了避免保护器件对USB走线信号造成衰减,并能够达到良好的保护效果,建议PCB设计时采用如下原则,如下设计需要保证系统链路满足相应电气指标要求。
    • 保护器件建议紧靠USB端口连接器放置。
    • 保护器件建议选用低寄生电容的TVS管保护器件。
    • 建议USB2.0高速端口保护器件的寄生电容小于2pF。
表1 USB设计规则

序号

参数描述

要求

1

信号速率/基频

5Gtps/100MHz

2

差分阻抗

90 ohm +/- 10%

3

差分走线耦合方案

AC耦合,100nF

4

差分对P/N等长要求

≤5 mil

5

TX/RX数据对等长要求

/

6

TX到RX走线间距

D≥10H

7

TX/RX到其他走线距离

/

8

最大Via Stub长度

/