USB布线技术详解

在进行USB布线时，首先要明确USB协议对布线的特殊要求。USB协议规定使用两根差分信号线(D+和D-)来传输数字信号，因此，为了确保USB设备的稳定工作，必须严格按照差分信号的规则来进行布局布线。这意味着需要对差分对的不匹配情况进行补偿，使其线长匹配，长度差通常应控制在5mil以内。补偿原则是哪里出现长度差就补偿哪里。

接下来，需要考虑如何减少串扰的影响。在空间允许的情况下，其他信号网络及地应离差分线至少20mil的距离（20mil是经验值）。如果覆地与差分线的距离过近，将对差分线的阻抗产生影响。此外，为了提高电源的抗干扰能力，可以在USB总线的电源线和PCB板的电源线上加磁珠。

对于电源和地线的处理，有几个关键点需要注意。首先，USB接口的信号地应与PCB板上的信号地接触良好。保护地可以放置在PCB板的任何一层上，它和信号地应分割开。两个地之间可以用一个大电阻并联一个耐压值较高的电容。保护地和信号地之间的间距不应小于25mil，以减少两个地之间的边缘耦合作用。保护地不要大面积覆铜，一根100mli宽度的铜箔线就已能满足保护地的功能需要了。电源层和信号地层在覆铜的时候要注意不应与保护地层出现交叠。电源层要比信号地层内缩20D，D为电源层与信号地层之间的距离。

另外，如果差分线所在层的信号地需要大面积覆铜，应注意信号地与差分线之间要保证35 mil以上的间距，以免覆铜后降低差分线的阻抗。在其他信号层可以放置一些具有信号地属性的过孔，增加信号地的连接性，缩短信号电流回流路径。

除了上述提到的布线规则外，还需要考虑USB的输出电流和载流能力。USB的输出电流是500mA，因此需要特别注意VBUS及GND的线宽。如果采用的是1Oz的铜箔，线宽大于20mil即可满足载流要求。当然，线宽越宽，电源的完整性越好。对于普通USB设备，差分线信号线宽及线间距与整板信号线宽及线间距一致即可。

但是，当USB设备工作速度达到480 Mbits/s时，仅仅遵循上述规则是不够的。此时，需要对差分信号进行阻抗控制，因为控制差分信号线的阻抗对高速数字信号的完整性至关重要。

总的来说，在进行USB布线时，需要综合考虑多个因素，包括信号传输、电源完整性、抗干扰能力和工作速度等。遵循本文所述的最佳实践可以帮助设计者确保USB设备的稳定性和可靠性，从而提高整个系统的性能和用户体验。