
USB信號的發展
通用串行總線(Universal Serial Bus,簡稱USB)從誕生后發展到今天,已有20年。伴隨著計算機技術的迅猛發展,USB協議從1.1過渡到2.0,再由2.0到現在的3.0,作為其最重要的指標的設備傳輸速度也從1.5Mb/s的低速和12Mb/s的全速提高到現在的5Gb/s。USB作為過去幾年里計算機和嵌入式系統領域中的熱點,推動了計算機外設的飛速發展。毫無疑問,USB已經占領了PC和外設的市場。

USB3.0超高速度工作模式(雙向數據傳輸模式)以下示意圖

USB3.0接口簡介
新的USB3.0連接器的基本要求是,必須向下兼容USB2.0連接器。從靜電防護的角度而言,這導致標準A連接器的超高速度模式線路很容易被靜電擊中。一種強有力的對策是在USB3.0線路增加靜電防護機制。 
USB3.0數據線截面圖
USB3.0同時支持USB2.0功能和新的超高速度模式,電纜必須采用新的結構,以提供三條差分耦合信號線(Tx+/Tx-、Rx+/Rx-和D+/D-)。Vcc線和接地線也是電纜中不可或缺的組成部分。
最新USB 3.0協議被開發用于提供更高的數據傳輸速率,并通過支持每個端口上的更高電流水平提高供電能力。它包含新的電源管理功能,以及可向后兼容USB 2.0設備的新電纜和連接器。最顯著的變化是,4條附加的銅數據線被平行地增加到現有的USB 2.0總線中。這些附加的銅數據線被用來傳輸超高速數據,但也會傳輸ESD和其它有害的瞬態電壓。
USB3.0靜電防護布局設計建議
在整個USB3.0線路布局設計中,應考慮下列因素:
1、所有PCB線路和互聯線纜均強制要求采用完全阻抗匹配的 90歐姆差分設計。
2必須最大限度地減少非差分耦合線路。非差分耦合線路會嚴重影響眼圖內眼張開程度。
3、90歐姆差分耦合PCB線路的線路寬度和線路間隔不應太窄,以避免造成額外的損耗,并且這些線路應當足夠結實,以便于生產。從生產的角度而言,差分線路的理想線寬為0.3毫米,線路間隔為0.2毫米。這會形成200微米的電介質高度。(假設:FR4,且er=4)
4、差分耦合線路的正極和負極線路(包括USB3.0電纜)之間的延遲(線路長度)完全相同(最大限度地減小削弱斜率)。對于保護很高的信號完整性和避免生成共模信號,這一點很重要。
標準A連接器+韜略TVS靜電管在USB3.0布局設計建議
為了給USB3.0超高速線路提供靜電防護,USB3.0新增信號線Tx+/Tx-和Rx+/Rx-四條信號線使用韜略四線靜電防護器件TEVA0R4V05D4X(典型容值為0.4pF),D+/D-兩條信號線各使用一顆單線靜電防護器件TEVB0R5V05B1X(典型容值為0.5pF).

ESD Clamping(8kV Contact per IEC 61000-4-2)
為了給USB3.0超高速信號線提供靜電防護,韜略TEV系列靜電抑制器具有極低的鉗位電壓(Vc),典型鉗位電壓只有十幾伏。能很好地保護信號傳輸。

加韜略靜電防護器件前后眼圖對比圖
TEVA0R4V05D4X(典型容值為0.4pF),TEVB0R5V05B1X(典型容值為0.5pF),這兩款靜電防護器件具有極低的容值,在完美防護靜電干擾的同時不會影響USB3.0高速數據的信號完整性。

希望通過此短文的簡單介紹,能幫助到大家。如有任何紕漏或咨詢可聯系我司!
