USB接口PCB设计

设计SuperSpeed USB 线和 High-Speed USB 线总线时，可以使用下列最佳做法：

▪ 尽量缩短 USB 线的走线长度（< 3 英寸（7.6cm），这个长度可参考高速信号的判据）。长走线会影响到发送器的质量，并会引入接收端上符号间的干扰（ISI）。

▪ USB 3.0 走线需要在 SS_TX 信号线上有另一个交流耦合电容（0.1 µF）。这些电容需要对称放置，并与 IC器件接近。
TX 线的去耦电容：

▪ 需要对位于这些交流耦合电容正下方的最少一层进行截断，旨在符合电容的外形，以便避免在各线上由电容焊盘而
导致的额外电容。下显示的是合理的去耦电容布局。
TX 线的去耦电容布局：

▪ USB 信号线阻抗为 90 Ω 的差分值（±7%）。

▪ 在两个差分对之间填充接地铜箔。应确保地端和差分对之间最小距离为 2W ，其中W是走线宽度。

▪ 尽量缩短晶振的走线长度，使它与芯片之间的距离小于 2 cm。

▪ 请勿将任意 Hi-Speed 信号走线靠近 usb3.0芯片晶振。如果因空间的限制而需要，请使用底层填充。

▪ 尽量将 RC 复位电路中使用的电容放置的位置接近 usb3.0芯片的复位引脚。

▪ 在电源层上为这些不同的电源域划分使用区域。

▪ 使电源走线远离 Hi-Speed 数据线和时钟线。

▪ 电源走线宽度应≥25 mil，这样可以降低电感。

▪ 尽量缩短电源走线的长度。在电源走线上使用较大的过孔（焊盘的最小厚度为 30 mil，孔的最小宽度是 15 mil）。

▪ 请勿拆开 USB 信号线下方的接地层。否则会导致该点的特性阻抗发生变化。

▪ 保持差分对之间的走线宽度一致，以避免发生阻抗的不匹配情况，具体如下图所示。
差分对的阻抗匹配技术：

▪ 需要将所有 SS 信号线完全路由在邻近层的实心接地层上面。拆分 SS 信号下方的接地层会增大环路电感，使得阻
抗不匹配并增加电气辐射。下图显示的是 SuperSpeed 信号线下方的接地层。

▪ 差分 SS 对的走线长度必须小于 0.12 mm（5 mil）。 HS D+和 D–信号的走线长度必须相同，并小于 1.25 mm（50
mil）。若需要，应该在 USB 插座附近调整 HS 和 SS Rx 信号线，并在器件附近调整 SS Tx 信号线。下图显示的
是 SuperSpeed 信号线的长度匹配示例。
SuperSpeed 信号线的长度相互匹配：

▪ PCB 至少有 4 层。为了将差分阻抗保持为 90 Ω，需要使用实心的参考电源层。

▪ 一旦两对 USB 走线在不同层中彼此交叉，将在两个 USB 信号层之间放置一个接地层，具体如下图所示。

▪ 如果需要将信号布线到另一层，将要保持连续接地，以确保阻抗的一致性。为了实现这个目的，接地过孔必须位于
信号过孔的旁边，如下图所示。信号过孔和接地过孔之间的距离要大于 40 mil。
接地过孔：

▪ 保持差分对中的走线宽度一致，以避免发生阻抗的不匹配情况，具体如下图所示。
差分对的放置：

下表定义了上图中所介绍的推荐参数：

但是，如果各线的特性阻抗为 90 Ω，可以忽略上述值的变异。

▪ 避免所有 USB 线上存在短线。如果各线上需要焊盘，用于探测，那么这些焊盘不能超过短线形式的走线。下图
说明了这个内容。

▪ SS 信号线上的过孔空隙应该普遍存在于该差分对。常见的空隙与单独过孔相比会保持更高的阻抗匹配，如下图所
示。

▪ 由于 Micro-B 插座是表面贴装的插座，所以要将 USB 信号全部布线在与 EZ-USB FX3 器件和 USB 3.0 Micro-B 插
座相同的层，如下图所示。

▪强烈建议在（通过孔插座）使用标准 B 插座时，将 USB 信号连接到插座引脚。这些引脚位于该插座位置的对立
层，如图 27 和图 28 所示。例如，如果标准 B 插座位于顶层上，该信号线将连接到底层上的插座引脚。这样会防
止 USB 插座引脚导致的不必要的短线。图 29 和图 30 分别显示的是推荐布局和产生短线布局的框图。为了避免引
入过孔，可以将 EZ-USB FX3 器件放置在标准 B 插座的对立层上。这时， USB 走线可完全布线在同一层上。

▪ 使用 LC 电路将 USB 3.0 插座上的“屏蔽” 引脚接地，以实现交流隔离。

▪ 在 USB 信号线上，尽量减少将要使用的弯曲。请勿使用 90o 的弯曲布线。若需要，请进行 45o 的弯曲或圆形（曲
线）弯曲。图 31 显示了一个说明。

▪ 为了避免串扰，请勿将这些差分对信号放置在其他差分对、时钟信号或其他任何高速信号的附近位置。

▪ 图 32 显示的是将 USB 信号从 EZ-USB FX3 器件布线到 USB 3.0 Micro B 插座的一个示例。每个差分对在走线上
必须保持一致。将交流耦合电容器放置在离该器件尽可能近的位置。将 ESD 器件放置在离该插座最近的位置。

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