推薦查看原文：硬件電路設(shè)計(jì)之USB電路設(shè)計(jì)（含USB HUB電路）USB是通用串行總線（Universal Serial Bus），其主要的特點(diǎn)是高速、靈活。USB的發(fā)展歷史可追溯到1996年，隨著時(shí)間的推移，USB的速率逐漸提高，現(xiàn)在USB 3.1最高的速率可達(dá)10Gbps。https://mp.weixin.qq.com/s/YK9MhKOnOxWIbCC60zp_MQ
1 簡(jiǎn)介
USB電路，在我們的平時(shí)的應(yīng)用十分的廣泛，常見(jiàn)的鼠標(biāo)，鍵盤(pán)、顯示屏的觸摸功能等，對(duì)外的接口均使用的是USB接口。USB接口主要可以劃分為兩種：USB 2.0、USB 3.0。從連接器上區(qū)分的依據(jù)是，內(nèi)部顏色白色的為USB 2.0接口，內(nèi)部顏色為藍(lán)色的為USB 3.0接口（當(dāng)然也不是絕對(duì)是這樣的）。詳情見(jiàn)圖：
2 資料資料獲取
參考設(shè)計(jì)獲取方式：關(guān)注下面公眾號(hào)，回復(fù):USB即可。
3 電路設(shè)計(jì)
3.1 USB 2.0電路設(shè)計(jì)
USB 2.0主要有4個(gè)引腳：分別是VCC、GND、D+、D-。見(jiàn)下圖：
很明顯，其中多了一個(gè)ID的引腳，這個(gè)引腳用于區(qū)分是Host還是Peripheral：
-
Host:連接到GND
-
Peripheral:浮空
另外，USB的電源設(shè)計(jì)也是十分講究的，USB 2.0采用5V電源供電，電流為600mA，該電源需要使用電源開(kāi)關(guān)與板載的5V隔離開(kāi)，此處我們選用的電源開(kāi)關(guān)是TPS2065CDGN具體電路見(jiàn)下：
分析：該型號(hào)是高電平使能，我們可以直接將Control Sinnal 連接到Fault Signal。當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，F(xiàn)ault Signal拉低，芯片失能，芯片輸出關(guān)閉。
現(xiàn)在我們來(lái)分析一下，為什么5V為什么不能由板載5V輸出？
分析：當(dāng)USB兩端均對(duì)外提供5V電源，且電壓存在微小的電壓差，由于導(dǎo)線的電阻很小，通過(guò)歐姆定律可知：當(dāng)電壓為固定值，電阻無(wú)窮大時(shí)，電流將會(huì)趨近+∞。仿真電路如下：
3.2 USB 3.0電路設(shè)計(jì)
USB 3.0在USB 2.0的基礎(chǔ)上增加了兩組差分信號(hào)，分別用于信號(hào)的發(fā)送和接收。
有些連接上也會(huì)有ID的引腳，其功能與USB 2.0上類(lèi)似。同樣的，USB 3.0的5V電源也需要與板載的5V電源隔離，也需要使用電源開(kāi)關(guān),TPS2065CDGN允許通過(guò)的最大電流為1A，USB 3.0的最大電流為900mA,在此處同樣適用。
在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，USB 3.0的兩組高速差分信號(hào)的質(zhì)量通常比較差，最好在線路上增加兩個(gè)共模電感進(jìn)行濾波。
4 USB電路設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)
4.1 USB識(shí)別主從
USB的USB_ID引腳，可用于識(shí)別Host和Device。具體的引腳配置如下：
-
對(duì)于Host，USB_ID引腳拉低。
-
對(duì)于Device，USB_ID引腳懸空。
4.2 高速模式與低速模式
USB2.0的工作模式由高速模式和低速模式兩種。當(dāng)USB為Host時(shí)，D+、D-上分別接一個(gè)15K的下拉電阻，這樣可以使得在沒(méi)有設(shè)備插入的時(shí)候，D+、D-上始終保持低電平；當(dāng)USB為Host時(shí)，D+和D-那么如何設(shè)計(jì)高速模式和低速模式，詳情配置見(jiàn)下：
-
高速模式：D+被拉高，D-保持不變。
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低速模式：D-被拉高，D+保持不變。
4.3 如何識(shí)別3.0接口
插入電纜后等效電路可以看成一個(gè)RC回路，而RC回路有一個(gè)重要特性，就是時(shí)間常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就是R和C乘積，也是影響充放電特性。文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-624169.html
可以看出，插入和拔除電纜，將Vo充電到特定的電壓，則插入電纜后，充電需要的時(shí)長(zhǎng)增加了。電腦的USB 3.0主機(jī)就是根據(jù)這個(gè)特性探測(cè)到U盤(pán)是支持超速特性的，否則插入電纜前后如果充電到電壓VO沒(méi)有時(shí)間變化的話，電腦就認(rèn)為是高速ü盤(pán)，而不是超速U盤(pán)了。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-624169.html
到了這里，關(guān)于數(shù)字電路硬件設(shè)計(jì)系列（十二）之USB電路設(shè)計(jì)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
