USB元器件是指連接計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備的小型連接器，通常用于傳輸數(shù)據(jù)、充電和連接外部設(shè)備。USB元器件的種類很多，包括USB電纜、USB集線器、USB接口、USB電容器、USB電阻器、USB晶體和USB開關(guān)等。本文主要展開介紹常見的USB接口其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

一、USB接口介紹

USB是一種常見的外部設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)，它采用菊花鏈形式，可以將多個(gè)外部設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)上。USB插頭的數(shù)量可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備而有所不同，但是在USB中，每個(gè)插頭都負(fù)責(zé)連接到計(jì)算機(jī)的一個(gè)系統(tǒng)管理信息區(qū)（SMB），這個(gè)信息區(qū)通常位于USB插頭的頂部。

菊花鏈形式的USB允許多個(gè)設(shè)備同時(shí)連接到計(jì)算機(jī)，這些設(shè)備可以是鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、音箱等。在USB中，每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)唯一的編號(hào)，通過(guò)對(duì)每個(gè)設(shè)備進(jìn)行編號(hào)和識(shí)別，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)設(shè)備的管理和控制。

USB設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)后，可以通過(guò)系統(tǒng)管理信息區(qū)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。USB設(shè)備可以使用USB 1.0、USB 2.0或USB 3.0等不同的傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)，USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)使用9針插頭，傳輸速度可以達(dá)到40Gbps，是USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)的4倍以上。

二、USB接口引腳

1、傳輸速度

2、引腳說(shuō)明

三、USB接口PCB設(shè)計(jì)

確定USB接口的電壓、電流和數(shù)據(jù)傳輸速度等參數(shù)后，可使用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行PCB的原理圖設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮USB接口的布局、走線、濾波、屏蔽等因素，以確保PCB的電氣性能和信號(hào)完整性。

1、差分信號(hào)傳輸

USB接口采用差分信號(hào)傳輸方式，需要保證兩個(gè)差分線對(duì)之間的距離盡可能短，以減少信號(hào)干擾。差分線對(duì)之間的距離一般應(yīng)小于5mil，長(zhǎng)度差通常控制在5mil以內(nèi)，特性阻抗90ohm。

2、對(duì)稱放置過(guò)孔

在PCB設(shè)計(jì)中，對(duì)稱放置過(guò)孔可以減少信號(hào)的串?dāng)_和干擾。對(duì)于差分線路，過(guò)孔應(yīng)該盡量對(duì)稱放置，且不宜超過(guò)兩個(gè)。

3、平行走線

平行走線可以減少信號(hào)的串?dāng)_和干擾，因此在PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用平行走線。

4、覆地隔離

在PCB設(shè)計(jì)中，覆地隔離可以減少地線的影響，提高信號(hào)質(zhì)量。覆地與差分線的距離應(yīng)大于20mil，避免互相干擾。

5、電源完整性

USB接口需要單獨(dú)的電源供電，因此需要保證電源的完整性。在PCB設(shè)計(jì)中，需要使用高質(zhì)量的電源線和電容，以確保電源的穩(wěn)定性和完整性。

6、布局布線

在PCB設(shè)計(jì)中，需要合理布局布線，以減少信號(hào)的干擾和失真。布局布線應(yīng)該盡量對(duì)稱、平行、緊密、無(wú)扭曲和折疊等。

四、USB接口可制造性設(shè)計(jì)

1、焊盤設(shè)計(jì)

貼片焊盤設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足目標(biāo)器件腳位的長(zhǎng)、寬和間距的尺寸要求，插件焊盤應(yīng)注意引腳孔大小設(shè)計(jì)，孔徑大插件松動(dòng)，孔徑小無(wú)法插入等問(wèn)題。

2、阻抗疊層設(shè)計(jì)

阻抗疊層在電路板設(shè)計(jì)中，主要減少信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損耗和干擾，合理設(shè)置線路板的層數(shù)、阻抗線寬線距、介質(zhì)厚度，才能滿足阻抗要求值。

3、線寬、線距設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)USB接口的線寬、線距時(shí)，需要考慮到制造和維護(hù)的成本，以及產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和良品率。

使用華秋DFM軟件，可以檢查最小線寬、線距，焊盤的大小，阻焊橋，以及是否漏引腳孔等多項(xiàng)工藝問(wèn)題，還可以提前預(yù)防USB連接器的PCB是否存在可制造性問(wèn)題等。

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審核編輯 黃宇