USB接口是我們HW設計中使用的比較多的一個電路模塊，特別是在醫(yī)療電子，商業(yè)電子電路中使用的比較多，以下我們來分享下USB接口和相對應的電路設計。

USB接口理論認識：

USB（Universal Serial Bus）通用串行總線，USB接口現(xiàn)在大致可以分為USB2.0,USB3.0,USB4(需要注意的是它的正式書寫名字不包含空格也沒有小數(shù)點，即不是USB 4，也不是USB4.0。USB4規(guī)范使用雙鏈路通道，傳輸帶寬達到40Gbps，接口類型為雙向USB-C)。其中我們現(xiàn)在大部分使用的還是USB2.0和USB 3.2 Gen 1(前稱為USB 3.0，后來重新命名為USB 3.1 Gen 1，最終被稱為USB 3.2 Gen 1。)USB 3.2 Gen 2前稱為USB 3.1，后改名為USB 3.2 Gen 2。與Gen 1相比，Gen 2在速度上有所提升。最大傳輸速度：10 Gbps，是Gen 1速度的兩倍，稱為SuperSpeed+。兼容性：向下兼容USB 3.2 Gen 1和USB 2.0。接下來我們來詳細介紹下USB2.0和USB3.0在硬件電路設計上的區(qū)分和使用。

USB硬件電路設計：

i)USB2.0包含了一組差分信號、一組電源信號（5V電源+GND），4線。

一般而言，上圖的電路設計已經(jīng)可以實現(xiàn)USB數(shù)據(jù)的正常傳輸了。但一般如果考慮EMC方面的話，最好在靠近USB插座端的地方加上共模電感，防止板子內部的高頻干擾通過USB線輻射到外面，對其他的模塊和設備造成電磁干擾。D+、D-以差分方式布線，并通過連續(xù)的參考平面層，保證阻抗的一致性，信號線的差分阻抗Z=90Ω±15%。

另外，稍微提一句USB_OTG（On-The-Go）允許設備在主機和外設角色間切換，通過ID引腳的狀態(tài)確定設備角色。ID pin——當設備檢測到USB_ID信號為低時，該設備應作為Host（主機，也稱A設備）用。當設備檢測到USB_ID信號為高時，該設備作為Slave(外設，也稱B設備）用。

ii）USB3.0包含了一組2.0數(shù)據(jù)差分信號（D-、D+）、一組電源信號（5V電源、GND電源地）、二組3.0數(shù)據(jù)差分信號（RX-、RX+、TX-、TX+）、GND信號地，9線。

USB3.0由于采用的全雙工通信模式（USB2.0 采用半雙工通信模式），數(shù)據(jù)可以同時進行發(fā)送和接收，充分利用了傳輸帶寬，數(shù)據(jù)傳輸速率（5Gbps/10 Gbps）。

DM/DP差分對信號線與USB2.0的連接方式一樣，只要一對一直接連接就可以。信號線的差分阻抗Z=90Ω±10%。另外提醒下USB3.0在選型ESD防護二極管的時候要注意ESD寄生電容要小（0.5pf左右）。

RX-、RX+、TX-、TX+差分對屬于高速serdes差分對，速度5Gbps/10 Gbps。需要在TX端放置100nF隔直電容（協(xié)議中規(guī)定是75nf-200nf），RX端無需放置。host端和device端的偏置直流電壓值不一樣，AC耦合電容起到隔直流作用，也可以更好的預制共模噪聲。

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