Calculadora de Terminación USB
Calcula las resistencias de terminación y pull-up/pull-down para interfaces USB 2.0 y USB 3.0.
Fórmula
Cómo Funciona
Esta calculadora determina los valores de las resistencias de terminación diferencial USB para la integridad de la señal a velocidades de datos de alta velocidad (480 Mbps), SuperSpeed (5 Gbps) y SuperSpeed+ (10-20 Gbps). Los diseñadores de PCB y los ingenieros de hardware la utilizan para cumplir con los requisitos de compatibilidad de USB-IF. Según la sección 7.1.2 de la especificación USB 2.0 (versión 2.0 de la especificación del bus serie universal, foro de implementadores de USB) y la IEC 62680-1-2 (interfaces de bus serie universal para datos y alimentación; parte 1-2: Componentes comunes: especificación de suministro de energía USB), el modo de alta velocidad requiere una impedancia diferencial de 90 ohmios (+/ -15%) con una terminación a tierra de 45 ohmios en cada línea de datos. El USB 3.2 (SuperSpeed) especifica una impedancia diferencial de 85 ohmios según la sección 6.5.2 de la especificación USB 3.2. Sin una terminación adecuada, las reflexiones de la señal en caso de discontinuidades de impedancia provocan el cierre del diagrama ocular. La prueba USB-IF rechaza los dispositivos con una altura ocular inferior a 150 mV (HS) o 100 mV (SS). Un rastro de USB 3.0 sin terminación de 10 cm muestra que los ojos se cierran un 30% a 5 Gbps, mientras que una terminación adecuada de 42,5 ohmios lo reduce a menos del 5%. El receptor USB incluye una terminación integrada en la matriz (ODT) de 45 ohmios con respecto a tierra, pero se necesitan resistencias en serie externas (normalmente de 22 a 33 ohmios) para igualar la impedancia en la interfaz del conector.
Ejemplo Resuelto
El diseño de un hub USB 3.2 Gen 2 (10 Gbps) requiere el cálculo de la terminación para una PCB de 4 capas con trazas SuperSpeed de 8 cm. Según la sección 6.5.2.1 de la especificación USB 3.2: Impedancia diferencial objetivo = 85 ohmios (+/ -15%). Geometría del trazo (1 onza de cobre, 5 milésimas de pulgada, espacio de 5 milésimas en un FR4 de 8 milésimas de pulgada): z_diff calculado = 90 ohmios. Resistencias de terminación en serie: serie R = (90 - 85) /2 = 2,5 ohmios por línea. Redondea al valor estándar más cercano: 2,7 ohmios (serie E96). Con el recontrolador TUSB1002 (terminación integrada en la matriz de 42,5 ohmios): terminación total = 42,5 ohmios a tierra por línea, lo que coincide con el requisito de USB 3.2. La simulación del diagrama ocular muestra una altura ocular de 180 mV a 10 Gbps, superando el mínimo de 100 mV con un margen del 80%.
Consejos Prácticos
- ✓Según las pautas de diseño de PCB USB-IF, coloque las resistencias de terminación de la serie de 22-33 ohmios a una distancia de 500 milésimas de pulgada (12,7 mm) del conector USB para absorber los reflejos del conector
- ✓Para USB 2.0 de alta velocidad, mantén la impedancia de rastreo dentro de 90 ohmios +/ -10% (81-99 ohmios) para pasar la prueba de cumplimiento de USB-IF
- ✓Utilice resistencias SMD 0402 o más pequeñas para la terminación SuperSpeed a fin de minimizar la inductancia parásita por debajo de 0,5 nH (crítica por encima de 5 Gbps)
Errores Comunes
- ✗Omitir por completo las resistencias de terminación en serie y confiar únicamente en la terminación integrada en la matriz, esto provoca un cierre ocular del 15 al 25% a alta velocidad y un fallo de cumplimiento
- ✗Uso de resistencias de paquete 0805 para la terminación SuperSpeed: la inductancia parásita de 1 a 2 nH provoca una pérdida de inserción de 10 dB a 10 Gbps
- ✗Enrutamiento de pares USB 3.x TX y RX con longitudes no coincidentes: una falta de coincidencia de 5 mm crea un sesgo de 50 ps, lo que supera el límite de especificación USB 3.2 de 30 ps
Preguntas Frecuentes
Shop Components
As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.
Calculadoras relacionadas
Comms
Terminación RS-485
Calcula las resistencias de terminación, polarización y longitud máxima de bus RS-485/RS-422.
Comms
Temporización SPI
Calcula parámetros de temporización del bus SPI: frecuencia de reloj, modos CPOL/CPHA y tiempos de setup.
Comms
Temporización CAN Bus
Calcula los parámetros de temporización del bus CAN: prescaler, segmentos de bit y velocidad de baudios.
Comms
Velocidad de Baudios UART
Calcula el divisor de baudios, velocidad real y error de baudios para interfaces UART/USART.