一、 接口概述

       USB通用串行總線(xiàn)（英文：Universal Serial Bus，簡(jiǎn)稱(chēng)USB）是連接外部裝置的一個(gè)串口匯流排標(biāo)準(zhǔn)，在計(jì)算機(jī)上使用廣泛，但也可以用在機(jī)頂盒和游戲機(jī)上，補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)On-The-Go（ OTG）使其能夠用于在便攜裝置之間直接交換資料。USB接口的電磁兼容性能關(guān)系到設(shè)備穩(wěn)定行與數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，賽

二、 接口電路原理圖的EMC設(shè)計(jì)

1. USB 2.0接口防靜電設(shè)計(jì)

圖1 USB 2.0接口防靜電設(shè)計(jì)

接口電路設(shè)計(jì)概述：

    本方案從EMC原理上，進(jìn)行了相關(guān)的抑制干擾和**感度的設(shè)計(jì)；從設(shè)計(jì)層次解決EMC問(wèn)題。

電路EMC設(shè)計(jì)說(shuō)明：

（1） 

電路濾波設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

      L1為共模濾波電感，用于濾除差分信號(hào)上的共模干擾；

      L2為濾波磁珠，用于濾除為電源上的干擾；

      C1、C2為電源濾波電容，濾除電源上的干擾。

      L1共模電感阻抗選擇范圍為60Ω/100MHz ~120Ω/100MHz，典型值選取90Ω/100MHz；

      L2磁珠阻抗范圍為100Ω/100MHz ~1000Ω/100MHz，典型值選取600Ω/100MHz ；磁珠在選取時(shí)通流量應(yīng)符合電路電流的要求，磁珠推薦使用電源用磁珠；

      C1、C2兩個(gè)電容在取值時(shí)要相差100倍，典型值為10uF、0.1uF；小電容用濾除電源上的高頻干擾，大電容用于濾除電源線(xiàn)上的紋波干擾；

      C3為接口地和數(shù)字地之間的跨接電容，典型取值為1000pF，耐壓要求達(dá)到2KV以上，C3容值可根據(jù)測(cè)試情況進(jìn)行調(diào)整；

（2） 電路防護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

        D1、D2和D3組成USB接口防護(hù)電路，能快速泄放靜電干擾，防止在熱拔插過(guò)程中產(chǎn)生的大量干擾能量對(duì)電路進(jìn)行沖擊，導(dǎo)致內(nèi)部電路工作異常。

       D1、D2、D3選用TVS，TVS反向關(guān)斷電壓為5V；TVS管的結(jié)電容對(duì)信號(hào)傳輸頻率有一定的影響，USB2.0的TVS結(jié)電容要求小于5pF。

接口電路設(shè)計(jì)備注：

   如果設(shè)備為金屬外殼，同時(shí)單板可以獨(dú)立的劃分出接口地，那么金屬外殼與接口地直接電氣連接，且單板地與接口地通過(guò)1000pF電容相連；

   如果設(shè)備為非金屬外殼，那么接口地PGND與單板地GND直接電氣連接。

三、 連接器設(shè)計(jì)

   本方案由電磁兼容設(shè)計(jì)平臺(tái)（EDP）軟件自動(dòng)生成

USB AF連接器USB信號(hào)排序設(shè)計(jì) 

圖1 USB連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

連接器USB與機(jī)體的搭接方式：

  （1） 面板開(kāi)孔時(shí)采用精密的銑削加工技術(shù)，使孔眼的形狀更適合連接器的放置，避免孔眼切削不**的地方出現(xiàn)縫隙，進(jìn)而降低電磁干擾輻射；經(jīng)過(guò)測(cè)試證明，**的銑削開(kāi)孔加工可以提高12~18%的電磁兼容性；

  （2） 機(jī)體與USB金屬連接器之間的接合處要增加金屬?gòu)椘箖烧呓雍蠒r(shí)能夠保持良好的導(dǎo)電性能。具體搭接方式如上圖所示：

四、 線(xiàn)纜設(shè)計(jì)

   本方案由電磁兼容設(shè)計(jì)平臺(tái)（EDP）軟件自動(dòng)生成

USB-2.0接口信號(hào)線(xiàn)纜

線(xiàn)纜設(shè)計(jì)要求：USB2.0 AF連接器 普通型

圖1 USB金屬連接器的搭接

屏蔽層與金屬連接器的搭接：

  （1） 屏蔽電纜的屏蔽層要求與金屬連接器進(jìn)行360°的搭接；搭接方式如上圖：

  （2） 屏蔽電纜屏蔽層要避免出現(xiàn)單獨(dú)的“尾巴”現(xiàn)象。 

五、 結(jié)束語(yǔ)

   電磁兼容設(shè)計(jì)平臺(tái)（EDP），依據(jù)*專(zhuān)業(yè)的EMC專(zhuān)家方案知識(shí)庫(kù)，快速輸出符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的指導(dǎo)性的EMC解決方案。即是工程師身邊的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)助手，又是企業(yè)的EMC技術(shù)方案庫(kù)，是產(chǎn)品電磁兼容性能的保證。

圖2 USB-2.0信號(hào)電纜

電纜設(shè)計(jì)：

  （1） USB-2.0信號(hào)電纜采用網(wǎng)狀編織屏蔽層的屏蔽方式，且網(wǎng)狀編織層編織密度要求不小于90%；差分線(xiàn)組采用鋁箔屏蔽； 

  （2） 內(nèi)部組線(xiàn)時(shí)，差分電纜采用雙絞傳輸，雙絞絞距一般為*小絞距的2倍，（*小絞距= D為電纜的外徑）；組線(xiàn)方式如上圖所示：

  （3） 電纜兩端需要增加磁環(huán)處理，磁環(huán)內(nèi)徑與電纜的外徑要緊密結(jié)合，盡量選擇厚長(zhǎng)型的磁環(huán)。

走線(xiàn)設(shè)計(jì)：

 （1） USB-2.0信號(hào)電纜走線(xiàn)時(shí)要求遠(yuǎn)離其他強(qiáng)干擾源，如電源模塊；

 （2） 電纜走線(xiàn)*好單獨(dú)走線(xiàn)或與其他模擬以及功率線(xiàn)纜保持10cm以上距離，切不可與其他線(xiàn)纜一起混合捆扎。