Calculateur de terminaison USB et d'intégrité du signal
Calculez les valeurs des résistances de terminaison du bus USB, l'impédance différentielle, le délai de propagation du câble, le temps de montée du signal et l'ouverture des yeux pour l'USB 2.0 et l'USB 3.0
Formule
Comment ça marche
Ce calculateur détermine les valeurs de résistance de terminaison différentielle USB pour l'intégrité du signal aux débits de données haut débit (480 Mbit/s), SuperSpeed (5 Gbit/s) et SuperSpeed+ (10 à 20 Gbit/s). Les concepteurs de circuits imprimés et les ingénieurs en matériel l'utilisent pour répondre aux exigences de conformité USB-IF. Conformément à la section 7.1.2 de la spécification USB 2.0 (Universal Serial Bus Specification Revision 2.0, USB Implementers Forum) et à la CEI 62680-1-2 (Interfaces de bus série universelles pour les données et l'alimentation — Partie 1-2 : Composants communs — Spécification USB Power Delivery), le mode haut débit nécessite une impédance différentielle de 90 ohms (+/- 15 %) avec une terminaison de 45 ohms à la terre sur chaque ligne de données. L'USB 3.2 (SuperSpeed) spécifie une impédance différentielle de 85 ohms conformément à la section 6.5.2 de la spécification USB 3.2. Sans terminaison appropriée, les réflexions du signal en cas de discontinuités d'impédance entraînent la fermeture du diagramme oculaire. Les tests USB-IF rejettent les appareils dont la hauteur des yeux est inférieure à 150 mV (HS) ou 100 mV (SS). Une trace USB 3.0 non terminée de 10 cm présente une fermeture oculaire de 30 % à 5 Gbit/s, tandis qu'une terminaison appropriée de 42,5 ohms réduit ce taux à moins de 5 %. Le récepteur USB comprend une terminaison sur puce (ODT) de 45 ohms par rapport à la terre, mais des résistances externes en série (généralement de 22 à 33 ohms) sont nécessaires pour l'adaptation de l'impédance à l'interface du connecteur.
Exemple Résolu
La conception d'un hub USB 3.2 Gen 2 (10 Gbit/s) nécessite un calcul de terminaison pour un circuit imprimé à 4 couches avec des traces SuperSpeed de 8 cm. Conformément à la section 6.5.2.1 de la spécification USB 3.2 : Impédance différentielle cible = 85 ohms (+/- 15 %). Géométrie des traces (1 oz de cuivre, trace de 5 mil, espace de 5 mil sur 8 mil FR4) : Z_diff calculé = 90 ohms. Résistances de terminaison en série : R_series = (90 - 85)/2 = 2,5 ohms par ligne. Arrondir à la valeur standard la plus proche : 2,7 ohms (série E96). Avec redriver TUSB1002 (terminaison sur puce 42,5 ohms) : terminaison totale = 42,5 ohms à la terre par ligne, conformément aux exigences USB 3.2. La simulation du diagramme oculaire montre une hauteur d'œil de 180 mV à 10 Gbit/s, dépassant le minimum de 100 mV avec une marge de 80 %.
Conseils Pratiques
- ✓Conformément aux directives de conception des circuits imprimés USB-IF, placez les résistances de terminaison de la série 22-33 ohms à moins de 500 mils (12,7 mm) du connecteur USB pour absorber les reflets du connecteur
- ✓Pour l'USB 2.0 haut débit, maintenez l'impédance de trace entre 90 ohms +/- 10 % (81 à 99 ohms) pour réussir les tests de conformité USB-IF avec le masque pour les yeux
- ✓Utilisez des résistances SMD de 0,402 ou moins pour la terminaison SuperSpeed afin de minimiser l'inductance parasite inférieure à 0,5 nH (critique au-dessus de 5 Gbit/s).
Erreurs Fréquentes
- ✗En omettant complètement les résistances de terminaison en série, en s'appuyant uniquement sur la terminaison sur puce, cela entraîne une fermeture de l'œil de 15 à 25 % à haut débit et un défaut de conformité
- ✗Utilisation de résistances de boîtier 0805 pour la terminaison SuperSpeed : l'inductance parasite de 1 à 2 nH entraîne une perte d'insertion de 10 dB à 10 Gbit/s
- ✗Routage de paires USB 3.x TX et RX dont les longueurs ne correspondent pas : une différence de 5 mm crée un décalage de 50 ps, dépassant la limite de 30 ps spécifiée par la spécification USB 3.2
Foire Aux Questions
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