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USB終端およびシグナルインテグリティ計算ツール

USB 2.0およびUSB 3.0のUSBバス終端抵抗値、差動インピーダンス、ケーブル伝搬遅延、信号立ち上がり時間、アイオープンを計算

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公式

R_term = Z₀; t_pd = L/v_prop

R_termTermination resistor (Ω)
Z₀Characteristic impedance (Ω)
t_pdPropagation delay (ns)
v_propSignal propagation velocity (~0.2c) (m/s)

仕組み

USB終端は、ユニバーサルシリアルバス(USB)通信プロトコルにおけるシグナルインテグリティの重要な側面です。高速デジタルインターフェースでは、適切な終端処理によって信号の反射が最小限に抑えられ、電磁干渉が低減され、伝送ライン全体で一貫した信号品質が維持されます。終端抵抗は通常、伝送線路の特性インピーダンス(USB 2.0とUSB 3.0の差動ペアでは通常90Ω)に合わせて通信トレースの端に配置されます。

計算例

目標インピーダンスが90オームのUSB 2.0高速差動ペアを考えてみましょう。トレース長が 10 cm、電流立ち上がり時間が 500 ピコ秒の場合、終端抵抗の計算では、信号の反射を最小限に抑えるために適切な直列終端と並列終端を決定する必要があります。エンジニアは、伝送線路のインピーダンスの式を適用し、信号特性を考慮して、高精度の45Ω抵抗を選択し、線路のインピーダンスに一致し、信号の不連続性を低減する並列終端回路を構築します。

実践的なヒント

  • USB終端には、常に公差が厳しい(1% 以上)高精度抵抗を使用してください
  • 終端抵抗はコネクタまたはトランシーバーのできるだけ近くに配置してください
  • 差動モードおよびコモンモード終端方式を検討してください
  • 適切なPCBレイアウト技術を使用して信号の反射を最小限に抑える

よくある間違い

  • 特定の USB 規格に正しくない抵抗値を使用する
  • 終端抵抗の配置が信号源から離れすぎている
  • トレース形状がシグナルインテグリティに与える影響を軽視

よくある質問

USB終端は、伝送線路のインピーダンスを一致させることにより、信号の反射を防ぎ、電磁干渉を減らし、信頼性の高い高速データ伝送を保証します。
USB 2.0およびUSB 3.0の高速差動ペアの場合、標準終端インピーダンスは90オームです。
許容誤差の厳しい高精度抵抗器を選択し、特定のUSB規格を検討し、伝送線路の特性インピーダンスを一致させてください。

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