电脑USB 3.0接口硬件电路设计

陈苍 2019-02-02 4446

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USB一种计算机系统与外部设备的串口总线标准，支持即插即用和热插拔功能。常用于U盘，鼠标等移动外设。USB标准可分为USB1.0/2.0/3.0，虽然保持向下兼容，但电平标准各有差别。我们这里主要介绍USB3.0的电路设计。

1.电平标准

USB标准可以分为USB1.0（低速1.5Mb/S，全速12Mb/S），USB 2.0

（480Mb/S）,USB3.0（5Gb/S），4种传输速度对应的电平标准和时序之前视频有介绍，这里就不详细介绍。

2.原理图设计

1）DM/DP差分对信号线与USB2.0的连接方式一样，只要一对一直接连接就可以。

2）SSRXP/SSRXN,SSTXP/SSTXN差分对属于高速serdes差分对，速度高达5Gb/S。只需TX端放置10nF隔直电容，RX端无需放置。

3）serdes结构在《PCIE3.0仿真视频》有详细介绍，因为芯片采用了8b/10b编解码器，并串/串并转换器，均衡器，时钟数据恢复(CDR)等电路，使外部原理图通过简单的连接，轻轻松松的到5Gbps。

4）电源通过磁珠隔离噪声和100uF电容提高供电能力。

3.PCB设计

USB 3.0的DP/DM,TXP/TXN,RXP/RXN差分对PCB布线要遵循差分线规则，特征阻抗控制为90欧姆。

4.USB3.0 接口座

标准USB 3.0 A型接口如下左图，体积较大一般用在个人电脑。目前手机等电子产品上用体积小的USB TYPE C。大家看它的引脚定义就知道为什么这么受人欢迎了。

5.接口保护

同样的，外漏的接口在过3C认证要做-----ESD测试。

USB 2.0是480Mb/S，USB3.0是5Gb/S。这么高的速度不是随随便便的ESD保护二极管就可以了。还记得信号完整性仿真时加大负载后对信号产生的影响吗？所以这里采用---低电容TVS ESD保护二级管。

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