Usb схема: Распиновка USB портов, распайка микро юсб, мини разъема для зарядки

IDM241-100S USB Kit | Решения для идентификации

IDM241-100S USB Kit | Решения для идентификации | SICK

Тип:IDM241-100S USB Kit

Артикул: 6053049

Примечание: Дополнительные технические данные прилагаются к сканеру и другим компонентам комплекта.

Технический паспорт изделия Русский Cesky Dansk Deutsch English Español Suomi Français Italiano 日本語 – Японский 한국어 – Корейский Nederlands Polski Portugues Svenska Türkçe Traditional Chinese Китайский

Copy shortlink
  • Технические характеристики

  • Загрузки

  • Принадлежности

  • Видео

  • Комплект поставки

  • Обслуживание и поддержка

  • Таможенные данные

    • Интерфейсы

      USB
      ФункцияПодключение клавиатуры, эмуляция COM-порта
      Bluetooth
      ПримечаниеBluetooth TM V4.0, 2,402 … 2,4830 Ггц.
      ФункцияРадиус радиосвязи 100 м при отсутствии препятствий, пакетная функция для расширения радиуса радиосвязи, с одной базовой станцией могут работать до семи сканеров.
      Конфигурационное ПОIDM Setup Tool

    Технические чертежи

    Диаграмма поля считывания IDM2xx-xxxS Standard Range

    Схема соединений PROFINET IO/RT

    Схема соединений PROFIBUS DP

    Схема соединений Ethernet TCP/IP

    Схема соединений EtherCAT®

    Схема соединений DeviceNet™

    Схема соединений Подключение AUX

Пожалуйста, подождите…

Ваш запрос обрабатывается, это может занять несколько секунд.

IDM241-100H USB Kit | Решения для идентификации

IDM241-100H USB Kit | Решения для идентификации | SICK

Тип:IDM241-100H USB Kit

Артикул: 6053052

Примечание: Дополнительные технические данные прилагаются к сканеру и другим компонентам комплекта.

Технический паспорт изделия Русский Cesky Dansk Deutsch English Español Suomi Français Italiano 日本語 – Японский 한국어 – Корейский Nederlands Polski Portugues Svenska Türkçe Traditional Chinese Китайский

Copy shortlink
  • Технические характеристики

  • Загрузки

  • Принадлежности

  • Видео

  • Комплект поставки

  • Обслуживание и поддержка

  • Таможенные данные

    • Интерфейсы

      USB
      ФункцияПодключение клавиатуры, эмуляция COM-порта
      Bluetooth
      ПримечаниеBluetooth TM V4.0, 2,402 … 2,4830 Ггц.
      ФункцияРадиус радиосвязи 100 м при отсутствии препятствий, пакетная функция для расширения радиуса радиосвязи, с одной базовой станцией могут работать до семи сканеров.
      Конфигурационное ПОIDM Setup Tool

    Технические чертежи

    Диаграмма поля считывания IDM2xx-xxxS Standard Range

    Схема соединений PROFINET IO/RT

    Схема соединений PROFIBUS DP

    Схема соединений Ethernet TCP/IP

    Схема соединений EtherCAT®

    Схема соединений DeviceNet™

    Схема соединений Подключение AUX

Пожалуйста, подождите…

Ваш запрос обрабатывается, это может занять несколько секунд.

Интегральные схемы кабельного повторителя под интерфейс USB 1.1, а также удлинитель USB 2.0 ОМИКС для передачи сигнала на расстояние до 40 метров

Спервого взгляда USB кажется лишенным недостатков. Он «быстр»: с версией USB 2.0 (480 Мбит/c) может
конкурировать только FireWire (IEEE 1394).
Он удобен: для подключения устройств не
нужно выключать питание компьютера,
и при наличии концентраторов (хабов) всего в один разъем компьютера можно подключить до 127 различных устройств. Непрерывно растет и номенклатура USB-устройств—
это USB-накопители, MP3-плееры, сотовые

телефоны, цифровые фото- и видеокамеры,
различные мосты в другие интерфейсы. Фантазия разработчиков устройств привела к появлению даже USB-вентиляторов, пылесосов
и пепельниц.

Несмотря на все свои достоинства, интерфейс USB имеет серьезный недостаток: максимально допустимая длина одного сегмента ограничена спецификацией и составляет
5 метров. Для большинства рядовых пользователей этого достаточно. Но бывают случаи,
когда требуется установить устройство как
можно дальше от компьютера, например,
web-камеру, для использования ее в качестве камеры наблюдения; «мышку» и клавиатуру для организации удаленного рабочего
места на конференциях и семинарах; различные виды датчиков, устройств контроля и ограничения доступа. Есть несколько вариантов решения этой задачи. Можно увеличить
длину связи до 25 м, потратив еще некоторую сумму денег на хабы, что экономически
нецелесообразно. Для удлинения линии связи можно использовать мосты в другие интерфейсы, например, один из радиоинтерфейсов, что очень удобно, так как исключаются дополнительные расходы, связанные

с кабелями, но это будет сопровождаться значительным уменьшением пропускной способности. И последнее — это использование
новых, специально разработанных устройств,
USB-удлинителей, для которых не требуется
установка дополнительного программного
обеспечения и драйверов. Существует несколько их типов.

Первый тип имеет англоязычное название
USB Active Extension Cable. На самом деле это
обычный концентратор со встроенным куском 5-м кабеля, последовательное подключение таких удлинителей позволяет установить
USB-устройство на расстоянии до 25 м от
компьютера.

Второй тип устройств встречается под названием USB Extender. USB extender состоит
из передающего и приемного модулей, в качестве линии связи используются сетевые кабели категорий 5/5E/6. Это довольно сложные
и дорогие устройства, содержащие в себе набор из нескольких микросхем и большого количества дополнительных пассивных элементов. Микросхемы отслеживают USB-протокол

и преобразовывают USB-сигналы в сигналы
Ethernet. Разработчикам устройств типа USB
extender удалось достичь максимально допустимой длины кабеля 40–45 м. Почему не
больше? Дело в том, что USB не предназначался для таких расстояний. В USB-контроллере
аппаратно установлено максимальное время
ожидания отклика устройства и, если за это
время ответ от устройства не поступает, контроллер останавливает с ним всякую связь.
Если перевести это время в пройденные сигналом метры, то получится 40–50 м в зависимости от типа кабеля.

Рис. 1. Активный USB 1.1 удлинитель «ОМИКС»

К третьему типу можно отнести USB кабельные повторители на основе специализированной микросхемы UIC4101CP
(USB 1.1 Active Extension Cable), разработанной в ООО «Юник Ай Сиз» (рис. 1). На новое
техническое решение получен патент Российской Федерации. Две микросхемы, встроенные в разные концы кабеля, позволяют организовать связь устройства и компьютера при

длине кабеля до 40 м. В отличие от решений,
описанных выше, первое из которых использует только экранированный USB-кабель,
а второе сетевой кабель одной из категорий—
5/5E/6, устройства на основе микросхемы
UIC4101CP могут работать с экранированным и неэкранированным USB-кабелем, с сетевыми кабелями категорий 5/5E/6 и с другими типами кабелей, имеющими не менее
четырех проводников (рис. 2). Естественно,
в зависимости от качества кабеля будет варьироваться и его максимальная длина.

Рис. 2. Типовая схема включения активного USB 1.1 удлинителя

На данный момент исследована работа устройств со следующими типами кабелей: экранированный USB 2.0 кабель, сетевой кабель
CAT5 и четырехжильный телефонный кабель. С технической точки зрения конечные
устройства, выполняющие функцию удлинения, на основе UIC4101CP получаются проще. В отличие от существующих системных

решений, состоящих из большого набора микросхем или работающих при использовании дорогостоящих хабов, предлагаемая
структура состоит из кабеля и двух печатных
плат, встроенных в разные концы кабеля.
Каждая из двух плат содержит всего одну микросхему UIC4101CP в 14-выводном пластиковом корпусе, стабилизатор питания, кварцевый резонатор и минимальное количество пассивных элементов.

Следует отметить, что на самом деле 40 метров — это не максимальная длина кабеля,
при такой длине кабеля работает весь ассортимент USB 1.1 устройств в режиме Full Speed.
Для USB-устройств, работающих только в режиме Low Speed (1,5 Мбит/с), можно использовать кабели длиной до 100 метров, правда,
в этом случае на удаленном от компьютера
конце понадобится дополнительный источник
питания из-за падения напряжения на кабеле.

Неискаженная передача импульсных сигналов по длинному кабелю достигается согласованием импедансов приемника и передатчика с волновым сопротивлением кабеля.

Выбор направления передачи информации
по кабелю производится автоматически.

Микросхема UIC4101CP преобразует уровни сигналов и передает данные по кабелю
с использованием импульсных сигналов
меньшей амплитуды (порядка 500 мВ) по
сравнению с амплитудой сигнала контроллера и устройства 3,3 В. Поскольку выходной
и входной импеданс микросхемы UIC4101CP
выбирается равным 45 Ом, то есть равным
импедансу кабеля, то обеспечивается надежная передача данных без отражений сигналов. Это и позволяет увеличить длину линий
связи в устройстве передачи данных до 40 м.

Уменьшение амплитуды сигнала обеспечивает меньшую потребляемую мощность
и меньшую генерацию помех в устройстве.
Малая потребляемая мощность микросхем
позволяет исключить внешний источник питания и работать от питания, передаваемого
по USB-кабелю.

Уменьшение амплитуды импульсного сигнала делает микросхему UIC4101CP чувствительной к помехам и величине искажения импульсного сигнала в линии передачи. При выборе типа кабеля и его длины необходимо
учитывать уровень электромагнитных помех
в помещении, где работает линия связи. В помещении с высоким уровнем помех необходимо использовать экранированный USB 2.0
кабель, который обеспечивает максимальную
длину и максимальную устойчивость к помехам. Поэтому помимо кабельного повторителя USB 1.1, компания «Юник Ай Сиз» выпустила на рынок отдельный продукт: универсальный удлинитель USB 2.0 «ОМИКС» (рис. 3)
с уникальной технологией передачи сигнала.

Рис. 3. USB 2.0 удлинитель (повторитель) «ОМИКС»

Секрет новинки — в уникальных интеллектуальных микросхемах UIC4102CP (рис. 4),
которые позволяют многократно усиливать
сигнал. Интегрированные USB 2.0 приемопередатчики обеспечивают устойчивую передачу сигналов на скоростях до 480 Мбит/с.
Разработчикам USB-удлинителя также удалось полностью исключить влияние электромагнитных помех на кабель. Уникальная
технология экранирования позволяет передавать сигналы через USB-удлинитель без помех в помещениях с высоким фоновым электромагнитным излучением.

Рис. 4. Микросхема UIC4102CP

Новинка вызвала огромный интерес среди домашних и офисных пользователей ПК:
USB-кабель позволил оптимизировать рабочее место, разнести оргтехнику, повысить
комфортность и эффективность работы сотрудников. Благодаря новой технологии передачи данных были осуществлены несколько интерактивных бизнес-проектов, организована удаленная работа сотен уличных
терминалов, работающих через высокоскоростное подключение к Интернету.

Широкая совместимость, надежность, прстота в использовании, высокоскоростные
характеристики универсального USB-кабеля
«ОМИКС» позволили применять его в системах организации on-line видеоконференций, трансляций и записи изображений,
а также организации охранных систем видеонаблюдения при помощи веб-камер и обычного компьютера.

USB-удлинитель «ОМИКС» компании
«Юник Ай Сиз» сегодня не имеет аналогов на
мировом рынке. Две «интеллектуальные» интегральные микросхемы собственной разработки, встроенные в разные концы кабеля,
дают возможность многократно усиливать
сигнал и обеспечивать устойчивую работу
в режимах high-speed (480 Мбит/с), full-speed
(12 Мбит/с) и low-speed (1,5 Мбит/с). Кабель
имеет разъем для подключения дополнительного питания, что позволяет ему работать
с устройствами большой мощности (рис. 5).
При этом USB 2.0 кабель не требует установки драйверов или настройки ПО.

Рис. 5. Типовая схема включения активного USB 2.0 удлинителя

Техническое описание

USB 2.0 удлинитель (повторитель) предназначен для удаленного (до 20 м) подключения USB-устройства к персональному компьютеру. Устройство состоит из кабеля и двух
печатных плат, встроенных в разные концы
кабеля. Каждая из двух плат содержит «интеллектуальные» интегральные микросхемы.

Применение:

  • web-камеры;
  • камера систем наблюдения;
  • принтер общего доступа для рабочей группы;
  • клавиатура и мышь;
  • сканер и т. п.

Характеристики:

  • Устройство совместимо со спецификацией USB 2.0.
  • Обеспечивает передачу USB-сигналов в режимах high-speed (480 Мбит/с), full-speed
    (12 Мбит/с) и low-speed (1,5 Мбит/с).
  • Позволяет организовать связь устройства
    и компьютера при длине до 20 м.
  • Встроенные USB 2.0 приемопередатчики
    обеспечивают передачу сигнала без потерь.
  • Толщина провода питания (VCC) и провода «земли» (GND) — 24 AWG.
  • Толщина сигнальных линий (DP и DM)—
    28 AWG, стандартная витая пара с импедансом 90 Ом.
  • Разъем со стороны устройства: тип А розетка, разъем со стороны компьютера; тип А вилка; разъемы соответствуют USB-стандарту;
  • Длина кабеля 20 м.
  • Потребляемая мощность — не более
    350 мА, 5 В.
  • Мощность подключаемых устройств без
    дополнительного источника питания —
    не более 200 мА, 5 В.
Совместимость

Активный USB 2.0 удлинитель отвечает
требованиям спецификации USB 2.0, определяющей правила разработки USB-устройств, работающих в режимах high-speed
(480 Мбит/с), full-speed (12 Мбит/с) и low-speed
(1,5 Мбит/с).

Литература

  1. Кабельный повторитель USB 1.1
    http://www.uniqueics.biz/ru/catalog/adc/index.php
  2. Удлинитель USB 2.0 http://www.uniqueics.biz/ru/catalog/adc/usb2.php

Аппаратный конструктивный тип системы USB-C — Windows drivers

  • Статья
  • Чтение занимает 2 мин
  • Участники: 3

Были ли сведения на этой странице полезными?

Да Нет

Хотите оставить дополнительный отзыв?

Отзывы будут отправляться в корпорацию Майкрософт. Нажав кнопку «Отправить», вы разрешаете использовать свой отзыв для улучшения продуктов и служб Майкрософт. Политика конфиденциальности.

Отправить

В этой статье

Последнее обновление

[Некоторые сведения относятся к предварительно выпущенному продукту, который может быть значительно изменен перед коммерческой выпуском. Майкрософт не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, в отношении предоставленной здесь информации.]

Ниже приведено несколько примеров разработки для системы типа USB-C.

Типичная система типа USB-C содержит следующие компоненты:

  • Контроллер USB Dual-Role может работать либо в роли узла, либо в роли функции, устройства или периферийных устройств. Этот компонент интегрирован в SoC.
  • Обнаружение аккумулятора 1,2 может быть интегрировано в определенные SoC. Некоторые поставщики SoC предоставляют модуль ПМИК, который реализует логику обнаружения, а другие реализуются в программном обеспечении. Windows 10 Mobile поддерживает все эти параметры. Чтобы получить сведения об этом компоненте, обратитесь к поставщику SoC.
  • Тип-c-PD контроллер порта управляет контактами CC на USB-соединителе типа/C. Поддерживает кодирование и декодирование сообщений о доставке питания в BMC. Этот компонент обычно не интегрирован в большинство SoC.
  • Мультиплексор Высокоскоростные USB-пары на порт контроллера в зависимости от ориентации, обнаруженной контроллером порта Type-C. Пары с высокой скоростью мультиплексора и, возможно, СБУ строки в любом другом (обычно это модуль дисплея) при вводе альтернативного режима.
  • Требуется источник вбус/вконн . Большинство Пмикс реализуют элемент управления Вбус/Вконн. Для получения дополнительных сведений обратитесь к поставщику SoC/ПМИК.

Схема системы типа USB-C с внедренным контроллером

Помимо компонентов в приведенном выше списке, система типа USB-C может иметь встроенный контроллер. Этот интеллектуальный микроконтроллер, действующий как тип-C и диспетчер политики доставки энергии для системы.

Ниже приведен пример системы типа USB-C с внедренным контроллером:

Вот еще одно представление:

Для системы, имеющей встроенный контроллер, загрузите драйвер, предоставленный корпорацией Майкрософт, UcmUcsi.sys, который реализует спецификацию системного интерфейса соединителя USB Type-C Connector (УКСИ).

Драйвер УКСИ. Сведения о стеках устройств, загруженных для драйвера, см. в разделе драйверы для поддержки компонентов USB типа-C для систем со встроенными контроллерами.

Для системы, имеющей встроенный контроллер, использующий транспорт, не поддерживающий ACPI.

Создание драйвера клиента УКСИ

Справочник по драйверу USB Type-C

Схема системы типа USB-C

Ниже приведен пример системы типа USB-C для мобильного устройства, не имеющего встроенного контроллера.

Вот еще одно представление:

Для предыдущего проекта реализуйте драйвер, который обменивается данными с соединителем и хранит сведения о событиях типа USB-C в соединителе.

Создание драйвера соединителя USB Type-C

Справочник по драйверу USB Type-C

поддержка Windows соединителей типа USB-C

USB колонки для ноутбука. Электронная начинка и устройство.

Электронная начинка портативных USB колонок

Для компьютерного пользователя ноутбук, несомненно, является удобным, компактным и достаточно функциональным прибором. Но, к сожалению, и данный аппарат не лишён изъянов.

Наверняка многие пользователи ноутбуков и нетбуков сталкивались с проблемой тихого воспроизведения звука через встроенные динамики этих аппаратов.

Если в условиях дома можно подключить внешнюю стереосистему, то вне домашних стен это бывает невозможно и приходиться ограничиваться наушниками. В таком случае речи о коллективном просмотре какого-либо фильма или сериала не идёт.

Как исправить ситуацию?

Исправить сложившуюся ситуацию помогут портативные компьютерные колонки с питанием от порта USB. Сейчас на прилавках магазинов огромный выбор данных приборов, но качество их может отличаться в разы.

Цена портативных компьютерных колонок с питанием от USB-порта достаточно низка и доступна широкому слою населения. Несмотря на это покупка данного устройства может быть и неудачной, так как качество воспроизведения звука такой системой оставит желать лучшего. Как ни странно, но среди дешёвых аппаратов данного класса попадаются приборы весьма хорошего качества, как по дизайну, так и по качеству звуковоспроизведения.

Проведём “вскрытие” портативной акустической системы с питанием от USB-порта и изучим электронную начинку данного прибора. С точки зрения радиолюбителя любопытно узнать, из каких электронных компонентов собираются подобные устройства. Полученные знания могут пригодиться при самостоятельном конструировании портативных звуковых колонок с питанием по USB или их ремонте.

Разборке подвергнем портативные мультимедийные USB колонки марки Sven 315. Несмотря на их дешевизну, данная модель портативных колонок показала хорошее качество воспроизведения и звуковую мощность, достаточную для озвучивания небольшого помещения.


Портативные компьютерные USB колонки SVEN 315

Разборка компьютерных USB колонок

Разбираются портативные колонки легко. Чтобы вскрыть корпус необходимо аккуратно снять переднюю декоративную панель.


Разборка портативных USB колонок

Далее вывинчиваем 4 шурупа которые фиксируют малогабаритный динамик. После демонтажа фиксирующей планки открывается доступ к электронной начинке устройства.


Электронная начинка USB колонок

Для того чтобы достать печатную плату усилителя необходимо выкрутить фиксирующую гайку, которая скрыта под пластмассовой ручкой регулятора громкости. После этого электронную плату можно свободно вынуть из корпуса.

Электронная начинка

Состав электронной начинки прибора оказался довольно прост. На небольшой по размеру печатной плате смонтирована интегральная схема стереофонического усилителя на базе микросхемы LM4863D. При напряжении питания в 5 вольт данная микросхема может выдать по 2,2 Вт выходной мощности на канал при сопротивлении звуковой катушки динамика в 4 Ом. На основании описания (datasheet) коэффициент нелинейных искажений + шум (THD+N) при максимальной выходной мощности составляет 1%.


Плата усилителя и динамик

На основании этих данных можно сделать вывод о том, что на базе микросхемы LM4863D можно собрать довольно неплохой стерео усилитель с низковольтным питанием (5V) и выходной мощностью 2 Вт на каждый канал. Многие, кто ещё не знаком с современными микросхемами считают, что вместо LM4863D подойдёт TDA2822. Это заблуждение! TDA2822 очень прожорлива (по сравнению с LM4863) и на максимальной мощности выдаёт сильные искажения сигнала. Также оптимальное питание для TDA2822 около 12 вольт, что для портативной техники не есть хорошо. TDA2822 можно рекомендовать как легкодоступную замену, если в наличии нет LM4863. Такое может случиться, например, при ремонте.

Стоит отметить, что микросхема LM4863 разрабатывалась специально для компактных систем, поэтому микросхема требует минимум внешних элементов (так называемой обвязки). Микросхема выпускается в разных корпусах, от привычного DIP, до компактного SOIC.

Если возникнет желание самостоятельно собрать усилитель на базе микросхемы LM4863, то можно столкнуться с проблемой. Найти на радиорынках данную микросхему не так уж легко (так было на момент написания данной статьи). А вот на сетевых торговых площадках найти такую микросхему не составило труда. Например, в интернет-магазине AliExpress.com микросхему LM4863 легко найти во всевозможных корпусах и любом количестве. Цена 1 микросхемы менее 1$, если покупать сразу штук 10.

Как купить радиодетали на Aliexpress, я рассказывал тут.

Кроме самой микросхемы усилителя на печатной плате установлен разъём для подключения пассивной звуковой колонки (без встроенного усилителя), сдвоенный переменный резистор для регулировки входного звукового сигнала и электролитический конденсатор. Со стороны печатных проводников монтажной платы установлены SMD элементы обвязки, которые необходимы для работы интегрального усилителя. Питание микросхемы осуществляется от разъёма USB, который подключается к любому свободному порту ноутбука или стационарного компьютера.

Типовая схема подключения микросхемы LM4863 взята из описания (datasheet’а) на данную микросхему и показана на рисунке.


Типовая схема включения микросхемы LM4863 (взято из описания)

По типовой схеме включения микросхемы LM4863 видно, что она способна работать и на обычные наушники (Headphone), сопротивление которых составляет 32 Ом. В микросхеме предусмотрена схема определения подключения наушников и для реализации этой функции отведён 16 (HP-IN) вывод.

Для тех, кто разбирается в электронике и datasheet’ы на английском языке их не пугают, могут легко найти подробное описание микросхемы LM4863 в интернете на сайте alldatasheet.com.

Схема усилителя портативных USB колонок

Принципиальная схема усилителя сведена вручную с печатной платы компьютерных USB колонок Sven-315. На схеме показан один конденсатор C2 вместо двух (C7,C9), которые реально присутствуют на печатной плате (см. ниже). Сделано это потому, что на печатной плате конденсаторы соединены параллельно (C7 и C9), и на сведённой схеме конденсатор C2 указывает на общую ёмкость этих двух конденсаторов.


Принципиальная схема усилителя на базе LM4863D (сведена вручную)

Как видим, типовая схема из описания отличается от той, что сведена вручную с печатной платы усилителя компьютерных колонок. На схеме отсутствуют элементы, которые устанавливаются в случае добавления в схему разъёма для наушников. В остальном схема соответствует типовой, приведённой в описании на микросхему LM4863.


Размещение элементов на печатной плате

Если планируется использовать портативные колонки без ноутбука, например, совместно с MP3-плеером, то для питания колонок вполне подойдёт 5-ти вольтовый адаптер питания. Главное, чтобы адаптер питания смог обеспечить достаточный ток нагрузки (как оценочный грубый ориентир: стандартный ток нагрузки для портов USB – не более 500 mA). Согласно описанию на микросхему LM4863 максимальный ток покоя (когда на микросхему не подаётся звуковой сигнал) составляет 20 mA. Естественно, при воспроизведении потребляемый ток будет выше.

На фото показан вариант запитки портативных колонок SVEN-315 от 5-ти вольтового адаптера, который используется для зарядки плеера iPod. Максимальный ток нагрузки адаптера 1А чего с лихвой хватает для штатной работы портативных колонок.

Как выяснилось, качественное звуковоспроизведение портативных колонок SVEN-315 заключается в рациональном исполнении корпуса. Как известно, на качество звуковых акустических систем влияют не только применяемые в них громкоговорители, но и корпус. Чтобы убедиться в этом, достаточно вытащить динамик из корпуса и включить воспроизведение. Качество и звуковая мощность воспроизведения окажутся намного хуже. Данное замечание сделано не случайно, поскольку было проведено сравнение качества звуковоспроизведения портативных колонок SVEN-315 и аналогичных, но более дорогих USB колонок SVEN PS-30.

Несмотря на тот факт, что звуковые колонки SVEN PS-30 смонтированы на базе интегрального USB аудио чипа CM6120-S в составе которого 16-ти битный ЦАП и звуковые усилители класса D, качество их звуковоспроизведения субъективно (на слух) гораздо хуже из-за плохого исполнения корпуса акустической системы.

Корпус портативных колонок SVEN-315 изготовлен из ABS-пластика. Возможно, именно конструкция корпуса и позволяет “выжать” из малогабаритных динамиков все их скромные возможности.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Защита и фильтрация для линий USB Type-C

27 марта 2020

Высокоскоростной разъем USB Type-C с тремя группами контактов для дифференциальных линий, двумя парами контактов для линий управления и контактами для линии питания – новый стандарт интерфейса USB. Но его применение требует особых мер для фильтрации сигнала и защиты от внешних воздействий. Компания STMicroelectronics предлагает краткое руководство по этим мерам.

Интерфейс USB появился на рынке почти два десятилетия назад и в настоящее время повсеместно используется для соединения различных электронных устройств. Однако большое число различных вариантов соединителей (тип A, тип B, мини-USB, микро-USB и так далее) затрудняет выбор подходящего кабеля. Для устранения этой путаницы был разработан новый разъем USB Type-C, обеспечивающий передачу как аудиосигналов, так и обычных данных со скоростью до 5 или 10 Гбит/с.

Поскольку соединители по своей природе являются связующим со внешним миром звеном, они подвержены воздействию различных помех, которые могут нарушить работу приемопередатчиков. Кроме того, высокоскоростные линии связи излучают радиопомехи, для подавления которых необходимо применять соответствующие фильтры.

Компания STMicroelectronics разработала линейку компонентов защиты и синфазных фильтров, удобных в применении и имеющих оптимальные характеристики.

В данной статье описываются различные решения, которые упростят задачи разработчика.

Разъем USB Type-C

Общие сведения

В разъеме USB Type-C предусмотрены три группы контактов для подключения дифференциальных линий, использующихся в различных интерфейсах, таких как USB 3.1, Display Port, Thunder Bolt™, PCI Express и других, и две пары контактов для линий управления (канал конфигурации и дополнительный канал). Кроме того, в разъеме предусмотрены контакты для линии питания VBUS, по которой может передаваться достаточно большой ток для зарядки аккумуляторов и питания устройств (рисунок 1).

Рис. 1. Линии связи в разъеме USB Type-C

Скорость передачи по линиям данных может достигать 10 Гбит/с, что, в частности, позволяет передавать видео высокого разрешения.

Этот разъем очень компактен. Он идеально подходит для применения в мобильных устройствах, таких как планшеты, ноутбуки, фаблеты и даже смартфоны. Внешний вид гнезда USB Type-C показан на рисунке 2.

Рис. 2. Гнездо USB Type-C

На рисунке 3 приведена схема расположения контактов гнезда USB Type-C.

Рис. 3. Расположение контактов гнезда USB Type-C (вид спереди)

Назначение всех контактов разъема указано в таблице 1.

Таблица 1. Назначение контактов разъема USB Type-С

Контакт Название Описание
A1/A12 GND Общий провод
B1/B12
A4/A9 VBUS Питание
B4/B9
A2/A3

 

TX1+/TX1- Дифференциальная пара Super Speed №1 (передача)
B11 / B10 RX1+/RX1- Дифференциальная пара Super Speed №1 (прием)
B2/B3 TX2+/TX2- Дифференциальная пара Super Speed №2 (передача)
A11/A10 RX2+/RX2- Дифференциальная пара Super Speed №2 (прием)
A6/B6 D+/D- Положительная линия дифференциальной пары USB 2.0 (положение 1 и 2)
A7/B7 Отрицательная линия дифференциальной пары USB 2.0 (положение 1 и 2)
A5/B5 CC1/CC2 Применение для обнаружения подключения и конфигурации интерфейса. Один из контактов CC также используется как VCONN для питания электронных устройств
A8/B8 SBU1/SBU2 Дополнительный канал: Общий. Микрофон в режиме работы с аналоговой гарнитурой. Прочие функции

Кроме того, разъем USB Type-C соответствует спецификации USB Power Delivery, которая допускает питание электронных устройств током до 5 А и напряжением до 20 В.

Питание. Профили электропитания

По стандарту USB напряжение питания от хоста к устройству или от зарядного устройства к хосту/устройству передается по линии VBUS.

Поддерживаемые профили электропитания указаны в таблице 2.

Таблица 2. Профили электропитания

Режим работы Номинальное напряжение, В Максимальный
ток, А
Примечания
USB 2.0 5 0,5 Ток по умолчанию, согласно базовым спецификациям
USB 3.1 5 0,9
USB BC 1.2 5 До 1,5 Устаревшая спецификация для зарядных устройств
USB Type-C,
ток до 1,5 A
5 1,5 Поддерживаются более энергоемкие устройства
USB Type-C,
ток до 3,0 A
5 3 Поддерживаются более энергоемкие устройства
USB PD Конфигурируется,
до 20
Конфигурируется,
до 5
Контролируется направление передачи энергии и уровень мощности

USB 2.0 и USB 3.1 – единственные интерфейсы, имеющие номинальное напряжение по умолчанию, равное 5 В и обеспечивающие ток до 900 мА. Устаревшие зарядные устройства могут обеспечивать более высокий ток вплоть до 1,5 А.

Линии канала конфигурации (CC1 и CC2) используются для определения ориентации кабеля в гнезде. Кроме того, величина напряжения в линии CC сообщает устройству максимальное значение тока, который может отдать источник. Это напряжение формируется подтяжкой к питанию на стороне хоста (22 кОм ±5% для 1,5 А и 10 кОм ± 5% для 3 А) совместно с подтяжкой к общему проводу на стороне устройства (5,1 кОм ±10%). 

Стандарт USB Power Delivery

По стандарту USB Power Delivery (USB PD) расширенное согласование параметров электропитания для токов до 5 А и напряжений до 20 В (выбор профиля питания и назначение ролей «источник/потребитель») производится посредством обмена данными по линии CC. Передача ведется на скорости 300 кбит/с с использованием BMC-кодирования (Biphase-Mark Code – код с представлением единицы двойным изменением фазы).

Профили электропитания USB PD, определяющие значения напряжения и тока для каждого уровня мощности, зафиксированы в 3-й редакции стандарта.

Эти профили определяют следующие номинальные значения напряжения:

  • 5 В для обеспечения максимальной мощности 15 Вт;
  • 9 В для обеспечения максимальной мощности 27 Вт;
  • 15 В для обеспечения максимальной мощности 45 Вт;
  • 20 В для обеспечения мощности до 100 Вт включительно, однако для передачи мощности более 60 Вт требуется специальный кабель, рассчитанный на ток 5 А.

На рисунке 4 показаны максимальные значения тока и уровни мощности, которые может обеспечить источник питания, совместимый со стандартом USB PD.

Рис. 4. Характеристики источников питания

Максимальная мощность составляет 100 Вт. Это значение соответствует требованиям безопасности, определенным в стандарте IEC/UL 60950.

На рисунке 5 показано взаимодействие хоста с устройством по линии CC согласно стандарту USBPD, а также подключение конфигурационных резисторов подтяжки к линии питания (Rp) и общему проводу (Rd).

Рис. 5. Взаимодействие хоста и устройства по стандарту USB PD

Гнездо USB Type-C выдерживает ток до 5 A, однако кабели Type-C рассчитаны на 3 A. Поэтому кабели, способные передавать токи больше 3 А, обязательно содержат специальную микросхему электронного маркера.

Дифференциальные линии

В гнезде USB Type-C имеются контакты для подключения шести дифференциальных пар, обеспечивающих высокоскоростную передачу сигналов:

  • две дифференциальные пары предназначены для интерфейса USB 2.0 со скоростью передачи до 480 Мбит/с;
  • четыре дифференциальные пары предназначены для интерфейса USB 3.1 Gen 2 со скоростью передачи до 10 Гбит/с.

Все хосты и устройства с разъемами USB Type-C имеют интерфейс USB. Согласно стандарту USB Type-C альтернативные режимы разъема могут использоваться только в случае непосредственного соединения хоста и устройства. При подключении устройства через USB-концентратор использование альтернативных режимов запрещено.

Интерфейс USB

Интерфейс USB 2.0

Разъем USB Type-C имеет четыре контакта A6, A7, B6 и B7, предназначенных для организации интерфейса USB 2.0. В вилке USB Type-C контакты B6 (D+) и B7 (D-) отсутствуют. В зависимости от положения кабеля в гнезде, используется одна из дифференциальных пар A6/A7 или B6/B7.

Контакты Dp1 (A6) и Dp2 (B6) могут быть соединены друг с другом. Соединительная дорожка на печатной плате должна располагаться как можно ближе к разъему, чтобы ее длина была не более 3,5 мм, как указано в стандарте. Контакты Dn1 (A7) и Dn2 (B7) тоже могут быть соединены друг с другом.

Сигнал на линиях данных Dp/Dn соответствует требованиям стандарта USB 2.0, в том числе маске глазковой диаграммы (рисунок 6), измеряемой на выводах разъема тестируемого устройства.

Рис. 6. Маска глазковой диаграммы (шаблон 1) интерфейса USB 2.0 high-speed (480 Мбит/с)

Линии передачи сигнала Super Speed соответствуют требованиям стандарта USB 3.1. В стандарте USB 3.1 приводятся маски глазковой диаграммы для спецификации USB Gen 1 со скоростью передачи данных 5 Гбит/с (рисунок 7) и для спецификации USB Gen 2 со скоростью передачи данных 10 Гбит/с (рисунок 8). Глазковая диаграмма формируется по результатам измерений сигнала на конце эталонного кабеля и после эквалайзера.

Рис. 7. Маска глазковой диаграммы USB 3.1 Gen 1, 5 Гбит/с

В стандартном режиме используется только одна дифференциальная пара на передачу (Tx) и одна на прием (Rx). В альтернативном режиме одновременно могут использоваться все дифференциальные пары Tx и Rx.

Рис. 8. Маска глазковой диаграммы USB 3.1 Gen 2, 10 Гбит/с

Альтернативный режим

Альтернативный режим позволяет передавать по кабелю USB Type-C и, соответственно, через разъемы USB Type-C, сигналы, отличные от USB. В этой конфигурации могут использоваться все высокоскоростные линии передачи.

Для настройки альтернативного режима используется канал конфигурации (контакты CC1 и CC2).

Проблемы электромагнитной совместимости

Из-за быстрого изменения сигналов в высокоскоростных линиях передачи данных возникает опасность излучения электромагнитных помех, которые могут отрицательно сказываться на работе мобильных устройств, в частности, серьезно ухудшать чувствительность приемного тракта. В таких случаях рекомендуется устанавливать в линии данных синфазные фильтры.

Поскольку линия VBUS и линии управления подвержены внешним воздействиям, в них тоже должны присутствовать устройства защиты и фильтры. Указанные компоненты выбираются с учетом следующих факторов:

  • Скорость передачи данных и уровни напряжения. Эти параметры определяют минимальную ширину полосы пропускания дифференциального сигнала, которая должна соответствовать маскам глазковых диаграмм, указанных в различных стандартах.
  • Подавление синфазного сигнала. Уровень подавления синфазных помех должен быть не менее -20 дБ в диапазоне частот, используемом устройством (0,7…2,7 ГГц в мобильных устройствах, 2,4/5 ГГц для оборудования Wi-Fi).
  • Защита. Характеристики ограничения устройств защиты должны обеспечивать безопасную работу приемопередатчиков и гарантировать устойчивость устройства к электростатическим разрядам, согласно стандарту МЭК 61000-4-2 вплоть до четвертой степени жесткости и, в ряде случаев (для линии VBUS), к выбросам напряжений, согласно стандарту МЭК 61000-4-5.

Защита шины питания

Линия VBUS может использоваться как для зарядки мобильных устройств, так и для питания других устройств/хостов.

Согласно европейскому стандарту EN 55024 «Оборудование информационных технологий. Характеристики помехоустойчивости. Нормы и методы измерения», оборудование должно быть устойчиво к контактному электростатическому разряду амплитудой 4 кВ и воздушному электростатическому разряду амплитудой 8 кВ, в соответствии с критерием B (временное нарушение функционирования и самовосстановление работоспособности после прекращения помехи) по стандарту МЭК 61000-4-2.

Из-за нестабильности выходного напряжения источника питания в линии могут возникать перенапряжения. Поэтому настоятельно рекомендуется использовать защитные TVS-диоды, выдерживающие импульсные токи больших значений.

Рабочее напряжение применяемых TVS-диодов должно соответствовать максимальному напряжению VBUS, а их емкость в данном случае некритична, поскольку защищается линия постоянного тока.

Специально для защиты устройств с максимальным напряжением VBUS, равным 5 В, компания STMicroelectronics разработала TVS-диод ESDA7P60-1U1M.

На рисунке 9 показана реакция ESDA7P60-1U1M на импульс электростатического разряда амплитудой 8 кВ.

Рис. 9. Реакция ESDA7P60-1U1M на положительный импульс контактного электростатического разряда амплитудой 8 кВ по стандарту МЭК 61000-4-2

Этот защитный TVS-диод ограничивает пиковое значение импульса электростатического разряда амплитудой 8 кВ на очень небольшом уровне, равном 18,5 В, а через 30 нс после формирования импульса напряжение ограничения составляет всего лишь 7,5 В, что очень близко к максимальному рабочему напряжению (5,5 В). Оба значения свидетельствуют об очень хорошей защите линии VBUS с номинальным напряжением 5 В.

На рисунке 10 показана реакция ESDA7P60-1U1M на бросок тока 60 A 8/20 мкс и итоговое напряжение в линии. Эти кривые иллюстрируют устойчивость к большому току (для данного диода пиковый импульсный ток составляет 60 А) и соответствующее малое значение напряжения ограничения (10,1 В при максимальном токе). Итоговая пиковая импульсная мощность составляет 600 Вт. Это не ключевой параметр, хотя иногда он и используется для отбора TVS-диодов. В идеале максимально допустимый ток должен быть как можно больше (надежность защиты), а напряжение ограничения – как можно меньше (качество защиты).

Рис. 10. Реакция ESDA7P60-1U1M на импульс тока 60 A, 8/20 мкс по стандарту МЭК 61000-4-5

Защита линий канала конфигурации

Линии канала конфигурации используются не только для обнаружения соединения между портами DFP-UFP и управления этим соединением, но и для передачи данных по стандарту USB PD с использованием BMC-кодирования. Защита этих линий должна иметь следующие параметры:

  • максимальное напряжение 5,5 В при использовании VCONN и отсутствии отрицательного сигнала;
  • емкость защиты и емкость приемника должны быть в диапазоне 200…600 пФ.

Для защиты указанных линий требуется классическая схема защиты от ЭСР на основе однонаправленных защитных диодов без особых требований к их емкости и величине пикового импульсного тока.

Защита дифференциальных линий от электростатических разрядов

Устройства защиты дифференциальных линий следует выбирать очень тщательно, чтобы они не оказывали заметного влияния на передаваемые по этим линиям сигналы. В частности, ширина полосы частот устройства защиты, определяемая его граничной частотой, должна быть больше ширины полосы частот сигнала.

Ширина полосы частот сигнала

Ширина полосы частот апериодического трапецеидального сигнала зависит от минимального значения времени нарастания или спада сигнала, согласно формулам 1 или 2:

$$BW=\frac{0.35}{t_{r(10\%-90\%)}}\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$

или

$$BW=\frac{0.22}{t_{r(20\%-80\%)}}\qquad{\mathrm{(}}{2}{\mathrm{)}}$$

Чтобы минимизировать влияние защиты от ЭСР на передаваемый сигнал, полоса частот устройства защиты должна быть шире полосы частот сигнала.

Влияние устройства защиты от ЭСР на время нарастания передаваемого сигнала

Собственная емкость устройства защиты от ЭСР влияет на время нарастания сигнала и отклик TDR. Приведенная ниже формула 3 описывает время нарастания сигнала на выходе устройства защиты от ЭСР при подаче на вход этого устройства прямоугольного сигнала:

$$t_{r\_ESD}=0.2}\qquad{\mathrm{(}}{5}{\mathrm{)}}$$

Таким образом, если мы зададимся условием, что время нарастания сигнала при добавлении защиты от ЭСР не должно увеличиться более чем на 10% от первоначального значения, то максимальное значение емкости устройства защиты для заданного времени нарастания будет определяться по формуле 6:

$$C_{ESD\_max}=\frac{\sqrt{0.21}\times t_{r\_signal}}{Z_{0}\times 0.35\times \pi}\qquad{\mathrm{(}}{6}{\mathrm{)}}$$

Минимальное значение граничной частоты устройства защиты определяется по формуле 7:

$$f_{-3dB\_ESD\_min}=\frac{0.35}{\sqrt{0.21}\times t_{r\_signal}}\qquad{\mathrm{(}}{7}{\mathrm{)}}$$

На рисунке 11 приведена характеристика ослабления сборки HSP051-4M10. Частота среза в данном случае составляет 14,5 ГГц.

Рис. 11. Характеристика ослабления HSP051-4M10

Глазковые диаграммы

Влияние устройства защиты на передаваемый сигнал контролируется по глазковым диаграммам, получаемым во время сертификационных испытаний. На рисунках 12…14 приведены глазковые диаграммы для разных интерфейсов, полученные при установленных устройствах защиты от ЭСР и без них.

Рис. 12. Глазковые диаграммы с/без HSP062-2M6 с маской (шаблон 1) для интерфейса USB 2.0 (скорость передачи 480 Мбит/с)

Рис. 13. Глазковые диаграммы с/без HSP051-4M10 для интерфейса USB 3.1 Gen 1 (скорость передачи 5 Гбит/с) после эталонного кабеля и эквалайзера

Рис. 14. Глазковые диаграммы с/без HSP051-4M10 для интерфейса USB 3.1 Gen2 (скорость передачи 10 Гбит/с) после эталонного кабеля и эквалайзера

Устройства защиты от электростатических разрядов обычно располагаются рядом с разъемом. Пример расположения этих компонентов показан на рисунке 15.

Рис. 15. Расположение устройств защиты от ЭСР на печатной плате

Борьба со снижением чувствительности и подавление помех: синфазные фильтры

Выбираем оптимальную ширину полосы пропускания

Как уже было отмечено, требуемая ширина полосы пропускания синфазного фильтра определяется максимальным значением скорости передачи данных. Чтобы быть уверенным в том, что фильтр соответствует требованиям стандарта, в документации на фильтр приводятся глазковые диаграммы, снятые в различных стандартных конфигурациях. На рисунке 16 приведены диаграммы для фильтра ECMF04-4HSWM10 при его тестировании с интерфейсами USB 3.1 Gen 1 и HDMI 2.0. Эти диаграммы не выходят за границы соответствующих масок, таким образом, данный фильтр без проблем можно использовать с этими интерфейсами.

Рис. 16. Глазковые диаграммы для фильтра ECMF04-4HSWM10

Подавление синфазных помех

На каждую линию высокоскоростной передачи данных устанавливается отдельный синфазный фильтр, рассчитанный на определенный диапазон частот, помехи в котором могут отрицательно сказаться на работе устройства. На рисунке 17 приведены графики ослабления синфазного сигнала SCC21 для разных синфазных фильтров.

Рис. 17. Типовые характеристики ослабления синфазного сигнала фильтров семейств ECMF/CMF (эталонная характеристика выделена красным цветом)

Фиолетовая линия соответствует оптимальной характеристике подавления синфазного сигнала: -20 дБ во всем диапазоне частот. К примеру, если из-за высокого уровня помех, возникающих при передаче данных, уменьшается чувствительность устройства в диапазоне LTE RX Band-5, то необходимо выбирать синфазный фильтр со светло-зеленой линией характеристики SCC21. В этом случае уровень помех в указанном диапазоне частот будет не более -30 дБ. Если же возникают проблемы при приеме сигнала Wi-Fi диапазона 2,4 ГГц, рекомендуется использовать синфазный фильтр с синей линией характеристики SCC21. Такой фильтр эффективно подавит помехи в указанном диапазоне частот до уровня не более -35 дБ.

Топология печатной платы

Фильтры просты в применении и облегчают трассировку дорожек, подходящих к разъему USB Type-C. Это позволяет сохранить дифференциальный импеданс линии передачи, равный 100 или 90 Ом.

На рисунке 18 представлена типичная топология печатной платы в месте разъема USB Type-C.

Рис. 18. Пример компоновки с тремя синфазными фильтрами на высокоскоростных линиях передачи

Польза синфазных фильтров

На рисунке 19 показан уровень помех, излучаемых кабелем USB 3.1 Gen 1 в диапазоне 1,5…3 ГГц. Нетрудно заметить, что разница между пиковыми значениями на определенных частотах и уровнем собственных шумов может достигать 20 дБ. Поскольку эти пики попадают в тот же диапазон частот, который используется Bluetooth или Wi-Fi, чувствительность приемного тракта ухудшается, что приводит к разрыву соединения.

Рис. 19. Помехи, генерируемые кабелем USB 3.0 Gen 1

Помехи такого рода можно подавить синфазными фильтрами. Для примера мы разместили синфазные фильтры ECMF04-4HSWM10 семейства ECMF™ с центральной частотой 2 ГГц на обоих концах линии связи. Из типовой характеристики ослабления SCC21 этого фильтра, приведенной на рисунке 20, можно увидеть, что в диапазоне 1,8…2,9 ГГц уровень помех снижается до значения меньше -25 дБ.

Рис. 20. Типовая характеристика ослабления фильтра ECMF04-4HSWM10, предназначенного для устройств диапазона 2,4 ГГЦ

На рисунке 21 продемонстрировано снижение уровня синфазных помех за счет применения фильтра семейства ECMF.

Рис. 21. Красный график – уровень излучаемых помех при наличии в линии USB 3.1 Gen 1 синфазных фильтров

Среднее значение коэффициента передачи составляет около -25 дБ. Однако пока неизвестно, как применение фильтра скажется на работе реального устройства.

Рассмотрим влияние синфазных фильтров на работу беспроводной сети Wi-Fi. Возьмем подключенный по Wi-Fi к интернету ноутбук, к которому подсоединено внешнее устройство с интерфейсом USB 3.1 Gen 1. Во время обмена по шине USB 3.1 Gen 1 при слабом сигнале беспроводной сети, уровень которого определяется по значению параметра RSSI, Wi-Fi-соединение разрывается (рисунок 22). Это происходит из-за того, что помехи, излучаемые цифровой линией связи, глушат радиосигнал.

Рис. 22. Параметр RSSI сигнала Wi-Fi во время обмена по шине USB 3.1 Gen 1 (окно «InSSIDer»)

На рисунке 23 влияние помех на сигнал Wi-Fi показано более детально. Как видно из данного рисунка, во время передачи данных по шине USB 3.1 Gen 1 уровень RSSI (желтая кривая) уменьшается на 11 дБ, в результате чего сигнал WI-Fi с низким уровнем пропадает (оранжевая кривая).

Рис. 23. Снижение чувствительности приемника Wi-Fi во время передачи данных по шине USB 3.1 (окно «InSSIDer»)

Если же в линию передачи данных поместить синфазные фильтры (в данном случае – ECMF02-2HSMX6), то работа сети Wi-Fi не нарушается (рисунок 24).

Рис. 24. Обеспечение надежной работы сети Wi-Fi

В случае применения синфазных фильтров активность интерфейса USB 3.1 Gen 1 практически не влияет на работу Wi-Fi при высоком уровне сигнала, и в то же время эти фильтры обеспечивают бесперебойную работу сети Wi-Fi в условиях слабого сигнала (рисунок 25).

Рис. 25. Надежная работа сети Wi-Fi во время передачи данных по интерфейсу USB 3.1 Gen 1

Кроме того, в фильтрах семейства ECMF имеется встроенная защита от электростатических разрядов. Это позволяет отказаться от установки отдельных TVS-диодов на линиях данных, что экономит место на печатной плате. В некоторых моделях этих фильтров также имеется защита от высокоэнергетических импульсов током до 60 А (8/20 мкс) для линии VBUS и дополнительный TVS-диод, который можно применить для защиты линии управления (ECMF2-0730V12M12).

Также синфазные фильтры этого семейства ограничивают ток в линии за счет своего внутреннего сопротивления постоянному току RDC, тем самым обеспечивая дополнительную защиту приемопередатчика (рисунок 26).

Рис. 26. Влияние сопротивления постоянному току RDC синфазного фильтра

На рисунке 27 приведены типовые графики ограничения напряжения фильтров семейства ECMF при испытании на устойчивость к ЭСР по стандарту МЭК61000-4-2 (контактный разряд ±8 кВ). Как видно из рисунка, через 30 нс после формирования разряда напряжение ограничивается на уровне менее 19 В при положительном импульсе и менее 6,5 В при отрицательном импульсе.

Рис. 27. Типовые характеристики ограничения напряжения фильтров семейства ECMF

Эти результаты намного лучше тех, которые обеспечивают металл-оксидные варисторы (MOV), встраиваемые в некоторые синфазные фильтры, изготовленные по технологии LTCC. Для сравнения на рисунке 28 приведены характеристики ограничения напряжения защитных устройств обоих типов, характеристике фильтров семейства ECMF соответствует график зеленого цвета.

Рис. 28. Сравнение характеристик ограничения ECMF и LTCC + MOV (МЭК61000-4-2 ±8 кВ, контактный разряд)

Передача звука

Через разъем USB Type-C можно передавать аудиосигналы. На рисунке 29 приведена типовая схема переходника на аудиоразъем 3,5 мм. В данном случае для передачи сигналов правого и левого каналов используются, соответственно, линии Dp1/Dn1 [A6-A7/B6-B7] интерфейса USB 2.0.

Рис. 29. Переходник на аудиоразъем 3,5 мм – USB Type-C

Необходимо, чтобы двунаправленные устройства защиты на линиях USB соответствовали напряжению аудиосигнала, а также не вызывали искажений сигнала из-за демодуляции на прямо смещенном p-n-переходе. Из-за наводок, вызванных TDMA-сигналами стандарта GSM, в аудиосигнале могут возникать искажения, проявляющиеся в виде неприятного гула. Параметры некоторых компонентов семейства ECMF2, например, ECMF2-0730V12M12, полностью соответствуют указанным требованиям.

Оценочные платы

Чтобы разработчики могли без больших усилий ознакомиться с возможностями наших компонентов, мы предлагаем несколько оценочных плат различной конфигурации, например, с защитой на всех линиях и с защитой и фильтрацией. Внешний вид оценочных плат показан на рисунке 30.

Рис. 30. Оценочные платы с разъемом USB Type-C

Заключение

Разъем USB Type-C – это будущее шины USB. Данный компактный разъем поддерживает высокоскоростную передачу данных, передачу аудиосигнала, зарядку устройств большим током, а также имеет симметричную конструкцию.

Несмотря на положительные качества USB Type-C, необходимо обеспечить защиту и фильтрацию линий, подключенных к его контактам, от внешних воздействий.

Компания STMicroelectronics предлагает широкий спектр TVS-диодов и синфазных фильтров, среди которых разработчик сможет найти подходящие компоненты для защиты от ЭМП и ЭСР, обеспечивающие надежную работу и хорошие эксплуатационные характеристики устройства.

Оригинал статьи

Перевел Андрей Евстифеев по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Наши информационные каналы

Схема usb hub

Запросить склады. Перейти к новому. Схема USB хаба или разветвителя. Меню пользователя sirak Посмотреть профиль Отправить личное сообщение для sirak Посетить домашнюю страницу sirak Найти ещё сообщения от sirak. С чем связано ограничение ЮСБ кабеля в 5 метров?


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: USB 3.0 концентратор хаб с отдельными четырьмя портами и внешним питанием

Подключаем питание к USB-концентратору


Мобильное зарядное устройство PCB схема 4 порта usb 3,0 концентратор питания. Hytepro Technologies Limited. Сборка двигателя регулятор громкости Плата usb hub circuit. Shenzhen Quik Circuit Co.

Shenzhen Golden Weald Electronic Co. Пользовательские батарея питание usb Супер multi usb печатной платы схема дизайн 16 порты и разъёмы hub. Hyte Technology Limited. Оплавления pcb usb хаб цепи. Shijiazhuang Ourpcb Tech. Последний день скидка Pcb создание Pcba цепи дизайн.

Dalian Jinseo Electronic Technology Co. Фабрика OEM Индивидуальные hub usb доска pcba сборки ghd выпрямитель для волос pcb схема и gerber файл bom maker. Dongguan Chengle Electronic Co. Сухой травы испаритель схема micro usb hub схема ac напряжение стабилизатор схема. Пользовательские 7 порт usb 2,0 данных зарядки концентратор печатной платы.

Shenzhen UC Industrial Limited. Antminer блок платы 5 в 1 3,0 usb hub 1 слоев pcb Вт платы для свет. Shenzhen Senyan Circuit Co.

Fr4 usb pcb usb разветвитель порт usb hub схема. Дизайн печатной платы и макет службы, usb-концентратор печатной платы, производство pcba Ассамблеи. Shenzhen Shouhan Technology Co. Мм 1,6 мм толщина платы usb pcb OEM 94v0 rohs usb pcb печатная плата клавиатуры.

Jiangxi Zhongxinhua Electronics Co. Usb флэш-накопитель плате печатных плат и PCBA завод. Hubei Zhongpei Electronics Technology Co. Shenzhen Hongtai Technology Co. Индивидуальные OEM 8 портов usb hub печатной платы. Пользовательские usb hub зарядное устройство pcb pcba 5 В в 1a 2a схема сборки.

Shenzhen Yhengz Technology Co. Ningbo Zhongce Electronics Co. Shenzhen Wellcore Technology Co. Shenzhen Moko Technology Ltd. Shenzhen Noeya Technology Co. Вас также заинтересуют: usb-концентратор 4-портовый usb-концентратор портовая док-станция usb 3,0 12 порт usb-концентратор 3,0 usb-концентратор 4.

Популярное в поиске: микросхемы str микросхемы strl микросхемы tct микросхемы tabn микросхемы tcab микросхемы tca микросхемы tdacg микросхемы tda микросхемы tdaa.

Смотреть больше похожих товаров.


Принтер через USB hub

Мы отправили на вашу почту сообщение со ссылкой для подтверждения адреса. Пожалуйста, перейдите по ссылке для завершения подписки. В ближайшее время отзыв появится вверху этой страницы. Мы размещаем все отзывы покупателей, даже негативные. Отменить загрузку.

Структурная схема ИИК: 1 – ПЭВМ; 2 – USB хаб типа HUB7i 3 – система измерения ВАХ; 4 – блок управления СПС; 5 – регулятор температуры типа.

Проверенные схемы

ESR схемы. Схема пассивного usb хаба. Опубликовано 07 Сентябрь — Собери эту схему, должно п. Области применения: стационарные хабы; хабы материнских плат; хабы мониторо. Что нампотребуется? Как собрать своими руками usb хаб на 4 порта? USB хаб с внешним питанием для ноутбука. Описание и устройство usb hub x27; пособием поделка своими руками схема Чт. Принцип конструкции устройства очевиден из фотографий — 7-портовые платы ха.

Подключаем питание к USB-концентратору

Мобильное зарядное устройство PCB схема 4 порта usb 3,0 концентратор питания. Hytepro Technologies Limited. Сборка двигателя регулятор громкости Плата usb hub circuit. Shenzhen Quik Circuit Co.

Логин или эл. Войти или Зарегистрироваться.

4-port USB 2.0 Hub — сразу работает на 50%, еще 50% добавил за 1 час

Регистрация Выслать повторно письмо для активации Что даёт регистрация на форуме? Не забывайте указывать полное наименование, модель,марку, изготовителя и краткие характеристики оборудования. Аргументируйте свое мнение — приводите развернутое высказывание или источник информации. Запрещается обсуждать, размещать запросы и ссылки на схемы и оборудование конфликтующие с законом или несущие явную потенциальную угрозу применения. Не разрешается давать советы из разряда «Выкинь это старьё» и подобные.

Подключение ноутбучного USB хаба

USB: технический экскурс. Проведение измерений. Анализ результатов. Выводы и рекомендации. Если для подключения всех необходимых периферийных устройств у ПК или ноутбука не хватает свободных портов USB, приходится использовать USB-концентраторы. Но не приносится ли при этом в жертву скорость передачи данных? Чтобы ответить на этот вопрос, мы провели небольшой эксперимент.

Выберите Usb-концентратор Цепи Продвижение на Alibaba, Найдите 94v0 Питание Батарея печатной платы, Usb Hub Схема Дизайн с зарядки.

USB HUB. Из пассивного в активный.

В конце концов нужный мне девайс обнаружился в магазине Hema , четырёхпортовый USB-концентратор в корпусе из самого настоящего алюминия, выглядящем точь-в-точь как корпус iMac:. Питания, подводимого по тонкому проводку, оказалось недостаточно для стабильной работы устройств. Таким образом, хаб может работать как в пассивном, так и в powered-режиме. Внесённые изменения отмечены красным цветом.

Бесконечное подключение USB удлинителя Доброго времени суток. Суть проблемы — бесконечная установка драйвера для USB удлинителя. Для этого решил купить самый нищебродский хаб и Тех-информация на оф-сайте отсутствует

Обращаем ваше внимание, что бесплатная подписка оформляется только для квалифицированных специалистов, аккуратно и полностью заполнивших анкету.

Обзоры игр. Кабель для одновременной зарядки планшета и подключения периферийных устройств. Показать шапку. Скрыть шапку. Одновременное подключение зарядки и периферийных устройств Prestigio Visconte Quad Windows 8.

Русский: English:. Бесплатный архив статей статей в Архиве. Справочник бесплатно.


Разработка схемы USB стала проще

Использование схемы USB является наиболее распространенным методом связи между устройствами и компьютерами.

Раньше люди обычно использовали параллельный порт или последовательный порт. Но эти порты становятся все более и более редкими. А на ноутбуках их почти нет.

Но все компьютеры имеют порты USB.

Да, и USB означает универсальную последовательную шину, если вы не знали 😉

Сложно ли разработать схему USB?

Если вы начнете читать о технологии USB, у вас может возникнуть ощущение, что сделать схему с USB очень сложно.

И это сложно, если вы хотите сделать это с нуля.

Так люди не делают схемы USB с нуля 😉

Но это не должно быть так сложно, если вы просто используете некоторые инструменты.

Как сделать USB-схему

Я собираюсь поделиться с вами компонентом, который сделает вашу жизнь в мире USB намного проще.

Это микроконтроллер ATmega32u4 от Atmel.

Он имеет USB-интерфейс, который упрощает программирование и превращает его в любое USB-устройство.Вот почему он используется во многих платах Arduino.

Объедините этот микроконтроллер с библиотекой LUFA, и вы получите мощную комбинацию!

Используя библиотеку LUFA, вы можете легко разработать любое USB-устройство, которое вам нравится.

Если вы только начинаете, вам могут показаться немного запутанными все эти дескрипторы и прочее. Отличная книга, чтобы узнать об этом, — USB Complete: The Developer’s Guide. Я действительно рекомендую это.

Недавно мне понадобилось изучить этот материал, чтобы разработать мультисенсорное USB-устройство для экрана манги, которое мы разрабатываем в Intelligent Agent.

Потребовалось некоторое время, чтобы понять дескрипторы и то, как они работают. Но путем множества проб и ошибок и в то же время чтения книги мне удалось понять это и заставить работать мультитач-устройство.

Библиотека LUFA содержит множество примеров, которые можно просто скомпилировать и сразу использовать. Поиграйте с этим. Это лучший способ учиться.

Использование микросхемы USB

Существует два способа использования чипа. Ну на самом деле их много. Но есть два способа, которые я собираюсь упомянуть здесь.

  • Использование микросхемы ATmega32u4 в схеме
  • Использование коммутационной платы ATmega32u4

Использование ATmega32u4 в цепи

Чтобы использовать микросхему в цепи, необходимо всего несколько компонентов, чтобы она работала.

Ознакомьтесь с этой принципиальной схемой USB, разработанной Sparkfun, если вам нужен пример того, как ее использовать.

Использование коммутационной платы ATmega32u4

Самый простой способ — использовать разделительную доску.

Например, коммутационная доска от Sparkfun.

Здесь вы получаете чип со всеми необходимыми компонентами для его работы. Просто подключи и играй =)

Возврат из USB-схемы в Circuit Ideas

Создание схемы зарядного устройства USB

В этом проекте мы собираемся сделать схему зарядного устройства USB из простых деталей, которые есть у нас дома. Цепь зарядного устройства USB выдает регулируемое напряжение 5 В, которое можно использовать для питания USB-устройств или даже для зарядки мобильных телефонов и других устройств.

Мы пройдем этот билд в 4 фазы строительства:

  • Понижение напряжения . Первое, что нам нужно сделать, это понизить напряжение со 120 вольт переменного тока до чего-то достаточно низкого, с чем мы можем работать.В нашем случае мы понизим напряжение до 12 вольт переменного тока.
  • Выпрямление — После понижения напряжения до 12 вольт переменного тока нам необходимо преобразовать его в постоянный или постоянный ток. Мы сделаем это, построив очень простую схему двухполупериодного мостового выпрямителя.
  • Фильтрация — Мы хотим убедиться, что эта схема работает стабильно и не создает пульсации. Мы добавим несколько конденсаторов, чтобы решить эту проблему.
  • Регулирование напряжения . Наконец, мы хотим, чтобы наша схема выдавала постоянное напряжение, даже если питание от сети нестабильно.Кроме того, нам нужно понизить напряжение с 12 В до 5 В. Мы сделаем это с помощью стабилизатора напряжения LM7805 и радиатора.

Если вы новичок в электронике, у нас есть множество ресурсов, которые помогут вам начать работу. По мере прохождения этого руководства мы будем связывать довольно много дополнительных ресурсов на случай, если вам понадобится помощь. Вы можете начать с нашего руководства под названием «Что такое напряжение?» Еще один отличный способ понизить напряжение для небольших нагрузок — использовать делитель напряжения.

СВЯЗАННЫЕ: Калькулятор делителя напряжения

Список деталей для этого проекта

Вот список деталей han dy для этого проекта, который поможет вам начать работу:

Вас также может заинтересовать наше руководство по покупке вашего первого мультиметра и выбору осциллографа.

Еще одна вещь, которую вы, возможно, захотите рассмотреть, в зависимости от характера вашего проекта, заключается в том, что существуют более эффективные схемы для схем зарядных устройств USB, в которых используются полупроводники и переключатели. Я решил не использовать их для этого проекта, потому что 1) у меня их не было в моей корзине запчастей и 2) их было бы намного сложнее понять. Этот урок посвящен изучению основ того, как это работает.

Обучающее видео по схеме USB-зарядного устройства

Схема и диаграмма

Ниже приведена принципиальная схема и схема соединений в стиле Fritzing, которая поможет вам построить эту схему.

Понижение напряжения

Первое, что нам нужно сделать, это преобразовать нашу настенную розетку или сетевое напряжение в что-то, что безопасно для нас, людей, и что-то, что находится в диапазоне, с которым могут работать наши компоненты. Для этого потребуется понижающий трансформатор. Тот, который мы собираемся использовать, преобразует 120 В переменного тока в 12 В переменного тока. Если вы живете в других странах, где стандартное напряжение составляет 220 В переменного тока, единственное, что вам нужно будет изменить в этом проекте, — это трансформатор.

Я использовал этот трансформатор с 120 В на 12 В, который лежал у меня в мусорном ведре.Он рассчитан на ток до 2 ампер.

Следует отметить, что вы также можете использовать трансформатор со 120 В на 24 В или трансформатор со 120 В на 9 В. Важно убедиться, что входная сторона стабилизатора напряжения может работать с любым входным напряжением. В моем случае я использую LM7805, который поддерживает входное напряжение от 8 до 25 В.

Чем ближе вы будете к этому меньшему числу, тем эффективнее будет ваша схема.

Исправление

После снижения напряжения до 12 В мы находимся на хорошей территории, но мы все еще на переменном токе.Наша схема зарядного устройства USB должна быть постоянного тока! Для этого мы построим схему двухполупериодного мостового выпрямителя.

Rectification удаляет отрицательную часть сигнала переменного тока. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя построена с использованием четырех диодов. Как известно, диоды пропускают ток только в одном направлении. В первом полупериоде сигнала переменного тока диоды D2 и D3 смещены в прямом направлении, а диоды D1 и D4 смещены в обратном направлении. Во втором полупериоде сигнала переменного тока диоды D1 и D4 смещены в прямом направлении, а диоды D2 и D3 смещены в обратном направлении.

Проще говоря, во время этого процесса происходит преобразование отрицательной части сигнала в положительную!

СВЯЗАННЫЕ: Как работают диоды

Однако, в конце концов, это все еще не цепь постоянного тока и недостаточно чистая, чтобы питать наши USB-устройства. Нам нужно сделать еще пару вещей.

Еще одно замечание, прежде чем мы двинемся дальше. Вы можете купить готовые мостовые выпрямители. Но я думаю, что каждому важно создать свой собственный хотя бы раз, чтобы они могли узнать, как они работают.Готовые выпрямители в конечном итоге представляют собой не что иное, как диоды в одном корпусе.

Фильтрация

Нам нужно сгладить эту форму волны до истинного постоянного тока, так как мы все еще не совсем на территории истинного постоянного тока со всей этой рябью в нашей волновой форме.

Мы решим это, добавив в схему фильтрующие конденсаторы. Эти колпачки фильтра устанавливаются с обеих сторон регулятора напряжения. Они будут заряжаться до тех пор, пока колебания не достигнут своего пика, а затем, когда колебания станут низкими, конденсаторы разрядятся в цепь, сглаживая колебания и создавая постоянный ток.

Это очень простое решение.

Регулировка напряжения

Мы почти закончили сборку схемы USB-зарядного устройства! Последнее, что нам нужно сделать, это добавить стабилизатор напряжения, чтобы поддерживать стабильное напряжение на уровне 5 В для наших USB-устройств.

Без регулировки напряжения наши 5 В могут повышаться или понижаться при изменении входного переменного тока. Это может произойти, если произошел скачок напряжения или отключение питания. Это может иметь катастрофические последствия для устройства, которое мы собираемся запитать.

СВЯЗАННЫЕ: Как работают регуляторы напряжения

Регулятор напряжения также решает для нас еще одну проблему. Он снижает 12 вольт, которые мы получаем от трансформатора, до 5 вольт. Регуляторы напряжения обычно могут работать с широким диапазоном переменных входных напряжений. LM7805, который я выбрал, может работать от 8 до 25 вольт на входе. Чем ближе выход вашего трансформатора к меньшему числу на вашем регуляторе, тем выше будет эффективность и тем меньше тепла будет производить регулятор напряжения.

Как вы сейчас видите на осциллографе, у нас есть вполне стабильные 5 вольт для потребления нашими устройствами (5,96 без какой-либо нагрузки на схему — это нормально).

СВЯЗАННЫЕ: Учебное пособие по осциллографу

Некоторые заключительные мысли об этой схеме зарядного устройства USB

Есть несколько заключительных мыслей, которыми я хотел бы поделиться с вами об этой схеме USB-зарядного устройства и ее конструкции.

Это не самая эффективная конструкция для USB-зарядного устройства! Ага. Это верно.Существуют гораздо более эффективные конструкции, в которых используются полупроводники и методы переключения. Тем не менее, эти схемы почти как магия, и они не очень хорошо служат цели обучения. Вся цель этого руководства по схеме состояла в том, чтобы показать шаги, которые необходимо выполнить, чтобы преобразовать сетевой переменный ток в регулируемое 5 вольт, которое может потреблять USB-устройство. Демонстрация микросхемы с двумя входными и двумя выходными проводами мало чему учит.

OSD335x Урок 2: Схема USB

Опубликовано: 20 апреля 2018 г. Автор: Eshtaartha Basu | Обновлено: 31 июля 2018 г., Кэтлин Уикс

1      Схема USB

1.1     Введение

Универсальная последовательная шина (USB) — это промышленный стандарт, введенный в 1996 году для стандартизации соединения между периферийными устройствами компьютера. Интерфейсы USB используются для обмена данными и питанием между двумя или более устройствами. USB успешно заменил несколько старых и медленных интерфейсов, таких как последовательные и параллельные порты.

OSD335x имеет два независимых идентичных периферийных устройства USB 2.0 (USB0 и USB1). Каждое периферийное устройство поддерживает режимы USB Host, Peripheral (Client) и On-The-Go (OTG) со скоростью линии/шины до 480 Мбит/с.

В этой статье содержится необходимая информация о различных контактах USB, о том, как переводить периферийные USB-устройства OSD335x в различные режимы USB, схемах и методиках компоновки, а также о тестировании USB для OSD335x.

Предварительные условия

Эта статья является частью более широкой серии уроков 2 по эталонному проектированию OSD335x, которая состоит из серии статей, предназначенных для того, чтобы помочь вам создать минимальный набор схем, необходимых для загрузки Linux на OSD335x. Мы рекомендуем прочитать статью OSD335x Урок 2: Введение в минимальную схему для загрузки Linux перед этой.Эта статья строится на фундаменте, изложенном в ней.

Все файлы дизайна для этого урока можно скачать здесь .

Содержание

1Схема USB
1.1Введение
1.2Выводы USB
1.3Режимы USB и их конфигурация в OSD335x
1.3.1Режим хоста USB
1.3.2.Режим USB 2 Периферийный (клиент) режим USB 3.43.234 TG
1.4 Схема USB
1.5 Схема USB
1.6 Тестирование USB

PDF-версию этого урока, а также полное руководство по проектированию OSD335x можно загрузить здесь.Уведомление

Информация, представленная в этом документе, предназначена только для информационных целей. Octavo Systems не предоставляет никаких гарантий в отношении содержащейся информации.

1.2      Контакты USB

Разъемы USB 2.0 имеют 4 или 5 контактов в зависимости от форм-фактора/режима USB. Эти штифты:

2

6
Таблица 1 USB разъем Pins
PIN-код

7

4

7

7

VBU Power 5V Power Rail
DM (или D-) I / O USB-дифференциальные пары данных
DP (или D +) I / O
ID I ID I USB-режим управления PIN-код
(не присутствует на 4-контактный разъем)
GND Питание Заземление

 

A USB 2.0 Хост-разъем имеет 4 контакта (ID предполагается заземленным) и может обеспечить ток до 500 мА при 5 В. Периферийный (клиентский) порт USB 2.0 имеет 4 контакта (ID предполагается высоким) и может обеспечивать ток до 500 мА при напряжении 5 В. Для порта USB 2.0 OTG требуется 5 контактов. Это позволяет динамически настраивать порт как хост или периферийное устройство (клиент) путем установки уровня напряжения на контакте ID.

При настройке в качестве хост-порта USB-контроллер будет действовать как ведущий и отправлять данные и команды на подключенные ведомые устройства.При настройке в качестве периферийного (клиентского) порта USB-контроллер будет действовать как ведомый и реагировать на данные и команды, отправленные ему ведущим (хостом).

Периферийные USB-устройства OSD335x содержат схему физического интерфейса (PHY), позволяющую им взаимодействовать напрямую с другими USB-устройствами, и каждое из них можно настроить независимо как хост или клиент. Чтобы поддержать эту конфигуративность, каждый USB-периферийное устройство имеет семь пенсов, которые перечислены в таблице 2

PIN PIN
  • Описание

    6
  • 6

    7

    • USBX_DP / DM: Это дифференциальные контакты ввода-вывода которые несут данные.
    • USBx_DRVBUS : Периферийные устройства USB сами по себе не могут обеспечивать ток, необходимый для поддержки режима хоста. Поэтому выходной контакт USBx_DRVVBUS был предоставлен для управления внешней логикой питания 5 В, используемой для подачи питания на хост-порт.
    • USBx_VBUS: Этот входной контакт используется для измерения напряжения на контакте VBUS. Чтобы периферийное устройство USB было включено, на этот контакт должно быть подано допустимое напряжение (>=4,4 В).
    • USB_ID: Режим периферийного устройства USB зависит от состояния этого вывода.
    • USB_CE: Каждый USB PHY содержит схему, которая может автоматически определять наличие зарядного устройства на порту USB. Если зарядное устройство обнаружено, этот контакт становится высоким и остается высоким до тех пор, пока зарядное устройство не будет отключено с помощью программного обеспечения. Для получения дополнительной информации см. раздел USB Charger Detect документа AM335x TRM (раздел 9.2.4.4.2 руководства SPRUH73P). В общем, этот пин не используется.

    1.3       Режимы USB и их конфигурация в OSD335x

    В этом разделе описаны три различных режима USB, поддерживаемых периферийными USB-устройствами OSD335x.

    1.3.1       Режим хоста USB

    В режиме хоста USB-порт может подавать питание, управлять и обмениваться данными со всеми подключенными клиентскими устройствами. Например, порты USB на большинстве настольных компьютеров и ноутбуков работают в режиме хоста.

    Периферийные USB-устройства OSD335x можно настроить в режиме хоста двумя способами:

    Аппаратный метод : Заземлите контакт USBx_ID и используйте соответствующий разъем USB типа A на конце кабеля.
    Программный метод : запрограммируйте прошивку, чтобы установить соответствующий бит IDDIG регистра USBxMODE в 0.

    После того, как USB-контроллер определит, что его роль является хостом, он установит высокий уровень на выводе USBx_DRVVBUS, чтобы включить внешнюю логику питания 5 В, и будет ждать, пока входной вывод USBx_VBUS станет высоким. Если USBx_VBUS не станет высоким (>=4,4 В) в течение следующих 100 мс, будет сгенерировано прерывание по ошибке VBUS, которое может быть обработано программным обеспечением. Однако, если на USBx_VBUS обнаружено допустимое напряжение, контроллер будет ожидать подключения клиентского устройства.

    1.3.2 Периферийный режим USB (клиент)

    В режиме клиента USB-устройство получает питание от хоста, и устройство может обмениваться данными только с хостом.Периферийные USB-устройства можно настроить в периферийном (клиентском) режиме двумя способами:

    Аппаратный метод : оставьте контакт USBx_ID плавающим и используйте соответствующий разъем USB типа B на конце кабеля.
    Программный метод : запрограммируйте прошивку, чтобы установить соответствующий бит IDDIG регистра USBxMODE в 1.

    Контроллер USB начнет работать в периферийном (клиентском) режиме, только если обнаружит допустимое напряжение (>=4,4 В) на входе USBx_VBUS .

    1.3.3   Режим USB OTG

    Режим On-The-Go (OTG) позволяет порту USB динамически переключаться между режимами хоста и периферийных устройств (клиента) в зависимости от требований приложений с ограниченным пространством, таких как планшеты или смартфоны.

    Периферийные устройства USB в режиме OTG берут на себя роль хоста или периферийного устройства (клиента) в зависимости от состояния идентификационного контакта, который напрямую контролируется кабелем USB.

    Конфигурация периферийных устройств USB для разных режимов в обобщенном в таблице 3.

    Таблица 2 USBX Pins
    USBX_DP I / O USBx данных дифференциальной пара
    USBx_DM I / O
    USBx_DRVVBUS О USBx управляющей логикой внешней силы
    USBx_VBUS Я USBx внешняя логика питания Смысл напряжения
    USB_ID I USBX Mode Control Pin
    O O O
    Конфигурация

    6

    3

    набор iddig Bit of usbxmode Зарегистрироваться на 0 USB-клиент USB Client USB OTG USB OTG

    7

    Таблица 3 USBX Режим настройки
    через оборудование или через программное обеспечение *
    USB-хост Оставить USBX_ID Плавучая Установите iddig Bit of usbxmode Зарегистрируйтесь на 1
    USBX_ID напрямую управляется разъемом USB Установите бит iDDig на 0 или 1 на основе требования к режиме

    * Если режим USBX управляется исключительно с помощью программного обеспечения, вам, возможно, придется соответствующим образом управлять он также регистрируется вместе с выводом IDDIG.Для получения дополнительной информации см. раздел «Хост-контроллер USB и периферийные режимы» документа AM335x TRM .

    1.4 Схемы USB

    В этом разделе мы создадим схемы для настройки периферийного устройства USB1 в режиме хоста и периферийного устройства USB0 в режиме OTG.

    Начнем с USB1 в качестве хост-порта. Как описано в предыдущем разделе, хост-порт USB требуется для питания клиентов. Следовательно, нам понадобится внешний переключатель питания на 5 В для подачи соответствующего количества энергии.OSD335x будет использовать выход USB1_DRVVBUS для включения/выключения переключателя питания и будет использовать вход USB1_VBUS для определения наличия требуемого выходного напряжения. Учитывая, что с USB-портом обычно много взаимодействий, важно добавить защиту от электростатического разряда (ЭСР) для сигналов, поступающих на процессор. Поэтому в схему также добавлен 4-канальный чип защиты от электростатических разрядов.

    В этом уроке мы будем использовать внешний выключатель питания TPS2041, 4-канальное решение ESD TPD4S012 и гнездовой разъем AMP 787616-1 USB A.Вы можете использовать различные компоненты в своем дизайне в зависимости от ваших требований.

    Для того, чтобы изолировать питание, подаваемое платой, от любых внешних помех на линии USB VBUS, между выходом выключателя питания и разъемом помещена ферритовая шайба. Точно так же, чтобы изолировать вход USB1_VBUS от любых помех источника питания на плате, между выходом переключателя питания и входом USB1_VBUS будет помещена ферритовая шайба.

    Символы для TPS2041, TPD4S012, AMP 787616-1 и ферритовых бусин доступны в прилагаемой библиотеке.Схема USB-хоста может быть построена, как показано на рис. 1.

    Рис. 1. Схема USB-хоста

    Сигнальные соединения USB1 с OSD335x показаны на рис. 2 (сделанные изменения выделены пунктирными линиями).

    Рис. 2. Сигнальные соединения USB1

    Активный низкий выход перегрузки по току переключателя питания (контакт 5 TPS2501, подключенный к сигналу USB1_OCN на рис. 1) можно подключить к любому из GPIO OSD335x, как показано на рис. 3 (GPMC_A10). в этом случае выбран контакт) для обнаружения проблем с USB-клиентскими устройствами, пытающимися потреблять больше энергии, чем разрешено.

    Рисунок 3 Соединение USB1_OCN

    Теперь давайте настроим USB0 в качестве USB-клиента (технически мы настроим его как порт OTG, поскольку мы будем подключать контакт ID, но в основном этот порт будет использоваться в качестве клиента. Чтобы использовать его в качестве хоста порт, питание должно быть подано извне на контрольную точку USB5V.). USB-клиент может получать питание от своего хоста, используя линию VBUS разъема USB-клиента. OSD335x может получать питание от нескольких источников входного сигнала, включая 5 вольт от USB-разъема.Поэтому, чтобы обеспечить гибкость при питании этой платы, мы можем подключить линию VBUS клиентского разъема USB к контактам USB Power Input OSD335x, т. е. VIN_USB. Подобно соединениям USB Host, мы также должны подключить вход VBUS к входу датчика напряжения USB OSD335x, USB0_VBUS, и добавить микросхему защиты от электростатического разряда TPS2041.

    В прилагаемой библиотеке имеется символ USB-клиентского коннектора (10118192-0001LF). Схема USB-клиента показана на рис. 4. Этот разъем USB-клиента — тот же разъем, который использовался в Уроке 1 для входного питания USB.Теперь нам нужно подключить сигналы USB и чип защиты от электростатического разряда.

    Рис. 4 Клиентская схема USB0

    Сигнальные соединения USB0 с OSD335x показаны на Рис. 5 (сделанные изменения выделены пунктирными линиями).

    Рис. 5 Сигнальные соединения USB0

       

    1.5 Схема USB

    Линии USB работают на очень высоких скоростях (до 480 Мбит/с) и используют дифференциальную передачу сигналов. Поэтому нам необходимо следовать определенным рекомендациям, чтобы обеспечить хорошую компоновку и правильную работу.

    • Соответствие длины дифференциальной пары (D+ и D-) имеет решающее значение при проектировании схемы USB.Эмпирическое правило состоит в том, чтобы поддерживать разницу в длине < 1%.
    • Если длины трасс не совпадают, попытайтесь сопоставить их на несовпадающем конце, а не на совпадающем конце, используя змеевидные трассы. При использовании змеевидных дорожек обратите внимание на то, чтобы ширина между изгибами превышала ширину трассы более чем в 3 раза, а все углы составляли не менее 135 градусов. Пример этого показан на Рис. 6.
    Рис. 6. Согласование длины USB (©Texas Instruments)
    • . Проложите дифференциальную пару симметрично и параллельно друг другу.
    Рис. 7. Симметрия дифференциальной пары (©Texas Instruments)

     

    • Дифференциальную пару лучше всего прокладывать по сплошной плоскости заземления. Избегайте трассировки по разделенным плоскостям или пустым плоскостям.
    • При использовании сквозных USB-разъемов дифференциальную пару лучше прокладывать на нижнем уровне, а не на верхнем, чтобы контакты разъема были доступны непосредственно на нижнем уровне. Это предотвращает работу контактов разъема в качестве шлейфов.
    • Старайтесь не прокладывать дифференциальную пару вблизи тактовых сигналов или любых других сигналов, которые могут вызвать помехи.
    • Полное сопротивление D+ к D- должно быть 90 Ом, а полное сопротивление любой линии к земле должно быть 30 Ом. Это легко сделать на 4-слойной печатной плате. Однако вы можете проложить USB на двухслойной печатной плате. См. http://www.focusembedded.com/blog/high-speed-usb-in-a-two-layer-pcb/ для обсуждения дополнительных соображений для достижения этой цели.

    Принимая во внимание приведенные выше рекомендации, схемы USB-хоста и клиента можно расположить так, как показано на рис. 8 и 9 соответственно.

    Рис. 8 Схема хост-цепи USB

     

    Рис. 9 Периферийная (клиентская) цепь USB

    1.6 Тестирование USB

    Проверка целостности сигнала USB очень важна, поскольку он работает на высокой скорости. Для этой цели обычно используется глазковая диаграмма. Тест глазковой диаграммы измеряет время нарастания, время спада, недорегулирование, перерегулирование и джиттер сигнала USB. Вы можете поставить официальный логотип соответствия USB на свое устройство только после того, как ваше устройство пройдет соответствующие тесты. Дополнительную информацию о тестах на соответствие USB и процедурах можно найти по телефону здесь .

    *****

     

     

     

    Список схем USB-устройств

    USB-розетка с индикатором

    Сегодня почти все компьютеры содержат логические блоки для реализации USB-порта. На практике USB-порт способен подавать более 100 мА непрерывного тока при напряжении 5 В на периферийные устройства, подключенные к шине. Таким образом, USB-порт можно без проблем использовать для питания крошечных электронных гаджетов с питанием 5 В постоянного тока.В настоящее время многие портативные устройства (например, портативные лампы для чтения) используют порт USB для подзарядки встроенного аккумулятора с помощью внутренней схемы…. [подробнее]

    USB-переключатель для принтеров

    Эта схема переключает USB-соединение принтера с ПК на ноутбук. Что было необходимо, так это метод, позволяющий портативному компьютеру время от времени использовать принтер, в то время как в остальное время принтер будет подключен к ПК.Вместо того, чтобы отключать принтер от ПК, а затем от ноутбука, схема автоматически переключает соединение USB. K1 и K2 — стандартные USB-разъемы типа B, а K3 — USB-разъемы типа A…. [подробнее]

    Проект схемы переключателя общего доступа к принтеру через USB

    Это простое устройство позволяет двум компьютерам совместно использовать один USB-принтер или другое USB-устройство, например внешний флэш-накопитель, устройство чтения карт памяти или сканер. Поворотный переключатель выбирает ПК, который вы хотите использовать с USB-устройством, а два светодиода указывают на выбранный ПК…. [подробнее]

    Инжектор питания USB для внешних жестких дисков

    Фактически устройство питается от двух портов USB, так как один порт не способен обеспечить достаточный ток. Это делается с помощью специального USB-кабеля, который входит в комплект поставки накопителя. Он имеет два разъема, прикрепленных к одному концу, образуя Y-образную конфигурацию (см. фото). Один разъем предназначен как для питания, так и для передачи данных, а другой разъем предназначен только для подключения источника питания.При использовании два разъема подключаются к соседним USB-портам, так что питание для накопителя одновременно подается с обоих портов…. [подробнее]

    Бытовая техника с питанием от USB

    При включении и выключении компьютера часто приходится включать и выключать различные периферийные устройства (например, принтеры, экран, сканер и т. д.). Используя напряжение питания 5 В от интерфейса USB на ПК, все эти периферийные устройства можно легко включать и выключать одновременно с ПК.Этот принцип также можно использовать с другими устройствами, имеющими интерфейс USB (такими как современные телевизоры и радиоприемники). Этот так называемый «убийца режима ожидания USB» может быть реализован всего с 5 компонентами. Выходное напряжение USB обеспечивает активацию симисторного оптодрайвера (MOC3043), который имеет функцию обнаружения пересечения нуля. Это, в свою очередь, приводит в действие симистор типа BT126…. [подробнее]

    USB-предохранитель

    Жизнь в 21 веке была бы почти невыносимой без некоторых компьютерных периферийных устройств, которые пользователи ПК теперь считают предметами первой необходимости, например, подогревателя чашек с питанием от USB; это устройство, безусловно, является бесценным инструментом повышения производительности для всех пользователей, но оно может оказаться немного утомительным, если дополнительный ток, который он потребляет от порта USB, достаточен для локального расплавления материнской платы.В несколько более серьезном ключе аналогичная ситуация может возникнуть из-за небрежно подключенного разъема в лаборатории проектирования во время прототипирования и разработки периферийного устройства с портом USB. Здесь необходимо какое-то ограничение тока или предохранитель, чтобы предотвратить повреждение материнской платы… [подробнее]

    USB-лампа Itsy-Bitsy

    Мы назвали его Itsy Bitsy USB Lamp. Это такая восхитительно простая идея, что мы удивляемся, почему никто никогда не додумался до этого раньше.Он зародился (и продолжается) как студенческий проект в Университете Мэсси в Веллингтоне, Новая Зеландия, и фактически был представлен нам лектором Стэном Суоном. Когда мы говорим «просто», мы подразумеваем это: всего лишь USB-разъем на кабеле подходящей длины, суперяркий белый светодиод и последовательный резистор для ограничения тока светодиода. Светодиод и резистор размещены в встроенном держателе предохранителя (без его внутренностей!), который представляет собой превосходную маленькую «палочку», а также защищает электронику, такую ​​​​как она есть …. [подробнее]

    Требования к маршрутизации для USB 2.0 на двухслойной печатной плате | Блог

    Захария Петерсон

    |&nbsp Создано: 30 октября 2021 г.

    В предыдущем блоге я обсуждал некоторые основные моменты подготовки правил трассировки для двухслойных печатных плат для поддержки трассировки и компоновки с цифровыми сигналами.В частности, мы рассмотрели некоторые основные правила стека и маршрутизации, необходимые для поддержки цифрового интерфейса, такого как I2C или SPI, на двухслойной печатной плате. При работе с этими интерфейсами несколько простых рекомендаций могут помочь обеспечить целостность сигнала на вашей плате и сократить электромагнитные помехи.

    Как насчет интерфейса с контролем импеданса, такого как USB? Необходимость контроля импеданса и знание того, когда он может быть нарушен, является основным моментом для разводки чего-то вроде USB на двухслойной печатной плате. В этой статье я покажу, как следует маршрутизировать высокоскоростной протокол, такой как USB.В частности, мы рассмотрим важные правила проектирования, необходимые для трассировки платы, в частности ограничение длины, которое мы можем принять для дорожек, несущих данные USB. Если вы еще не читали предыдущую статью из этой серии, взгляните, поскольку в ней заложены некоторые концептуальные основы, необходимые для понимания ограничений, которые устанавливаются в требованиях к USB-маршрутизации.

    Начало работы: Требования к высокоскоростной маршрутизации USB 2.0

    В предыдущей статье о двухслойной трассировке печатных плат мы рассмотрели процедуру определения максимально возможной длины линии, которую вы можете использовать в своем проекте, без необходимости применения согласования импедансов.Мы обнаружили, что предел длины зависит от допустимого уровня отклонения входного импеданса по длине линии передачи. В частности, в зависимости от того, считаете ли вы от 10% до 25% расстояния прохождения сигнала важным фактором для ограничения длины трассы.

    В этой демонстрации я хочу посмотреть на маршрутизацию USB 2.0 на этой плате в соответствии со стандартом High Speed, и я сосредоточился на этом стандарте по определенной причине. USB 2.0 (высокоскоростной) по-прежнему используется в некоторых системах, поскольку он обеспечивает связь со старыми устройствами наряду с высокой скоростью передачи данных, и он по-прежнему используется на популярных платформах, таких как Arduino, с разъемом типа B.

    Чтобы проиллюстрировать два возможных дизайна, я сравнил скорость передачи данных и время нарастания для двух спецификаций USB 2.0 (полная скорость и высокая скорость):

    Минимальное время подъема/спада драйвера

    — 500 пс (высокая скорость)

    — 4 — 20 нс (полная скорость)

    Максимальный перекос дифференциальной пары

    — 100 пс (высокая скорость)

    — от 1 до 5 нс (полная скорость)

    Целевой импеданс

    — Дифференциал 90 Ом

    Процесс, который я покажу ниже, выполняется для USB 2.0 с высокоскоростным временем нарастания и перекосом, но вы можете применить тот же процесс к USB 3.0 или любому другому высокоскоростному интерфейсу. Просто помните: маршрутизация на двухслойной плате подходит не для каждого интерфейса . Например, я не знаю никого, кто порекомендовал бы разводку DDR4 на двухслойной плате из-за небольших ограничений по длине и шума, излучаемого этими быстрыми сигналами.

    Критическая длина

    Во-первых, мы хотели бы узнать критическую длину USB-сигнала, маршрутизируемого на типичной двухслойной печатной плате.Для сердечника Dk = 4,8 из материала FR4 у нас будет задержка распространения примерно 150 пс/дюйм или примерно 6 дюймов/нс. С нашим временем нарастания 500 пс для высокоскоростной спецификации это дает расстояние распространения сигнала 3 дюйма во время времени нарастания. Если мы очень консервативны и используем ограничение критической длины в 10%, это дает критическую длину 0,3 дюйма!

    Топология, которую нам нужно проложить здесь, — это просто последовательная линия с дифференциальными парами. Итак, у вас есть три элемента:

    • Компонент драйвера или ваш процессор с интерфейсом USB
    • Оконечные резисторы (см. соответствующий раздел ниже)
    • Разъем для USB-кабеля

    Вам может быть интересно, как это делается на такой платформе, как Arduino? Взгляните на изображение ниже Arduino Mega, которое вы можете купить на Amazon.Контроллер USB расположен близко к разъему и находится в пределах 1 дюйма.

    Пример платы Arduino Mega. Обратите внимание, что микросхема контроллера USB находится рядом с разъемом типа B.

    Аналогичное расположение и разводка есть и на других платах Arduino. Чтобы избежать несоответствия входного импеданса разъема, кабеля и приемника, мы хотели бы последовать приведенному выше совету и сделать маршрут на нашей двухслойной печатной плате коротким. Однако нам не нужно быть настолько консервативными, чтобы применять ограничение в 10%.Вместо этого, если мы пойдем с ограничением в 25%, у нас будет гораздо более удобное расстояние трассировки 0,75 дюйма, что намного удобнее на двухслойной печатной плате.

    Обратите внимание, что это относится к спецификации High Speed. В спецификации Full Speed ​​мы имеем более расслабленную критическую длину 2,4 дюйма (предел 10%) или критическая длина 6 дюймов (предел 25%) для времени нарастания 4 нс.

    Согласующие резисторы

    Далее нам нужно рассмотреть, как завершается вывод драйвера. Поскольку мы говорим здесь именно о USB, обратите внимание, что USB 2.0 требует наличия согласующих резисторов на линиях D+ и D- рядом с разъемом для согласования сопротивлений. Они могут быть встроены в приемопередатчик USB на кристалле или могут потребоваться в качестве внешнего компонента. Типичными значениями являются 15 Ом, 22 Ом или 45 Ом, хотя могут использоваться и другие значения; обязательно проверьте таблицу данных для вашего компонента, чтобы узнать, какое окончание необходимо. Например, в контроллере USB-концентратора TUSB2077APTR используются согласующие резисторы сопротивлением 27 Ом. Обязательно ознакомьтесь с таблицей данных, чтобы проверить, нужны ли вам эти внешние резисторы.

    Перекос дифференциала

    С пределом перекоса 100 пс в стандарте High Speed ​​теперь мы можем вычислить допустимое несоответствие длины между двумя сторонами дифференциальной пары (сигналами D+ и D-). Взяв приблизительную оценку задержки распространения в 6 нс/дюйм для маршрутизации поверхностного слоя и умножив ее на предел перекоса, мы получим разницу в длине трассы в 0,6 дюйма. Это очень большое! У нас есть много свободы для согласования длин трасс. Однако здесь есть важный момент: сюда входит вся длина интерконнекта (ваша плата + кабель + приемная плата).Поэтому, чтобы быть в безопасности, сделайте все возможное, чтобы максимально ограничить перекос, разводя пары вместе и обеспечивая соответствие длины на плате. Это довольно просто, потому что микросхемы контроллера USB обычно размещают сигналы D+ и D- на одном и том же краю микросхемы.

    Ваш стиль трассировки: Связанные дифференциальные пары или копланарные дифференциальные микрополоски

    Как я указывал в предыдущем блоге, вы не можете использовать ширину дорожки, соответствующую характеристическому импедансу в High Speed ​​USB 2.0 и по-прежнему соответствуют спецификации импеданса. Помните, ширина дорожки на печатной плате стандартной толщины с двумя слоями составляла около 110 мил для Dk — 4,8. Как мы можем достичь спецификации импеданса дифференциальной пары в высокоскоростном USB 2.0 с такой шириной трассы?

    В действительности нам не нужно использовать эту ширину трассы из-за того, как трассы в дифференциальных парах будут соединяться друг с другом. Если вы используете свой калькулятор стека слоев с толстой двухслойной платой для расчета дифференциального сопротивления для микрополосков, вы обнаружите, что фактическая необходимая ширина дорожки намного меньше и зависит от расстояния.Для нашего примера микрополосковых линий на двухслойной печатной плате Менеджер стека слоев в Altium Designer сообщает нам, что ширина дорожки составляет около 16 милов для интервала 5 милов.

    Дифференциальный импеданс микрополосков в Layer Stack Manager Altium Designer.

    Вы можете использовать более тонкие дорожки с этими дифференциальными микрополосками, но вам потребуется использовать меньший интервал. В этой конструкции мы близки к пределу зазоров между дорожками для травления, поэтому сохранение зазора в 5 мил между дорожками — это нормально, поскольку мы достигаем несимметричной спецификации и дифференциальной спецификации с такой шириной дорожки.Как мы узнаем, что попали в несимметричную часть спецификации? Это связано с тем, что: ширина дорожки, указанная выше, относится к импедансу нечетной моды одиночной трассы, а не к характеристическому импедансу! Вот почему вам нужно придерживаться именно этого значения ширины дорожки и не использовать значение характеристического импеданса для отдельной микрополоски в отдельности.

    Существует альтернатива, которую мы не обсуждали: использование компланарных микрополосковых дифференциальных пар. Запуская заливку земли до микрополосок на поверхностном слое и размещая заливку земли ниже сигналов на нижнем слое, вы можете получить дифференциальное сопротивление 90 Ом с 9.Ширина дорожек 5 мил, зазор дорожки 5 мил и расстояние до земли 5 мил. Из приведенных ниже значений видно, что с этими значениями мы прекрасно достигаем требуемого импеданса 90 Ом в спецификации USB 2.0.

    Результаты копланарного дифференциального импеданса в Layer Stack Manager Altium Designer.

    При таком расположении нам не придется так сильно беспокоиться о проблеме критической длины и ширины дорожки на двухслойной плате. Тем не менее, вы должны отметить, что эта ширина и расстояние должны быть сохранены на всем протяжении маршрута.USB-маршрутизация обрабатывает дорожки как отдельные несимметричные дорожки, которые просто передают дифференциальный сигнал, поэтому вы можете направлять их отдельно.

    Внутри печатной платы

    Топология маршрутизации довольно проста: маршрут от микросхемы USB к согласующим/подтягивающим/подтягивающим резисторам, а затем к разъему, все в виде дифференциальных пар. На изображении ниже показана топология высокоуровневой маршрутизации с подтягивающими и подтягивающими резисторами. Некоторые конденсаторы также требуются под USB 2.0, как показано ниже.

    Топология маршрутизации для полноскоростной и высокоскоростной маршрутизации USB 2.0.

    Маршрутизация довольно проста: соблюдайте стандартные методы маршрутизации дифференциальных пар между каждой частью системы, и у вас не будет проблем с регистрацией сигналов или согласованием импедансов. Используйте короткие маршруты с прямыми соединениями, отходящими от линий дифференциальной пары, чтобы выполнить соединения с GND/VCC для подтягивающих и подтягивающих резисторов. Обязательно проверьте схему приложения для вашего устройства в технических описаниях, так как линии D+/D- могут иметь дополнительные внешние конденсаторы на устройстве; вы увидите это на устройстве TUSB2077A, которое я упоминал выше.

    Мы покажем реальный пример разводки печатной платы в следующем блоге. А пока попробуйте это сами и посмотрите, сможете ли вы развести дизайн.

    Резюме

    В этом блоге и в предыдущем посте мы рассмотрели некоторые важные правила трассировки, которым необходимо следовать при настройке и трассировке высокоскоростного интерфейса, такого как USB, на двухслойной печатной плате. Вот наши окончательные рекомендации по маршрутизации:

    • Следите за тем, чтобы длина дорожек не превышала 0,75 дюйма без контроля импеданса
    • Поддерживайте несоответствие длины дифференциальной пары в пределах 0.6 дюймов
    • Если № 1 не может быть реализован из-за требований к размеру или длине платы, используйте дифференциальные микрополоски или копланарные дифференциальные микрополоски (оба с регулируемым импедансом) для достижения спецификации дифференциального импеданса 90 Ом

    Приведенные здесь рекомендации по трассировке не всегда гарантируют ЭМС, необходимо учитывать и другие аспекты конструкции, которые иногда плохо реализованы в двухслойных печатных платах. Тем не менее, эти рекомендации, безусловно, помогут с электромагнитными помехами, если вы работаете со спецификацией Full Speed.Я лично предпочитаю использовать 4-слойную печатную плату для последовательных цифровых шин и высокоскоростных протоколов, особенно если плата больше или она будет запущена в серийное производство.

    Если вы используете USB 3.0, то у вас есть строгие требования к согласованию длины из-за высокой скорости фронта, и вы должны разместить интерфейс близко к разъему, как мы сделали со спецификацией Full Speed, указанной выше.

    Если вам нужно развести интерфейс, такой как USB, на двухслойной печатной плате или более сложной многослойной плате, используйте инструменты компоновки и разводки печатных плат в CircuitMaker.Все пользователи CircuitMaker могут создавать схемы, макеты печатных плат и производственную документацию, необходимую для перехода от идеи к производству. Пользователи также имеют доступ к личному рабочему пространству на платформе Altium 365™, где они могут загружать и хранить проектные данные в облаке, а также легко просматривать проекты через веб-браузер на защищенной платформе.

    Начните использовать CircuitMaker сегодня и следите за новостями о новом CircuitMaker Pro от Altium.

    Схема светодиодной лампы USB | USB-светильник 5 В для ноутбука

    В этом проекте я покажу вам, как сделать простую схему светодиодной лампы USB.Это простая в реализации схема, которую можно использовать для дополнительного освещения вашего ноутбука или планшета.

    Введение 

    USB — это аббревиатура от Universal Serial Bus. Стандарт USB был разработан для упрощения соединений между компьютером и его периферийными устройствами. Фактически, почти все внешние устройства, такие как клавиатура, мышь, принтер, записывающее устройство DVD, жесткий диск и т. д., подключаются через порт USB.

    ПРИМЕЧАНИЕ: Поскольку этот проект основан на USB-порте, мы имеем в виду только универсальный USB-порт.

    Теперь, переходя к проекту, в условиях плохой освещенности или отключения электричества вы можете не видеть клавиши на клавиатуре должным образом (не проблема, если у вас клавиатура с подсветкой). Что, если вы можете сделать небольшую лампу, которая питается от USB и может решить эту проблему. USB LED Lamp Circuit — простое решение этой проблемы.

    Поскольку порт USB обеспечивает выходное напряжение 5 В, его можно использовать для освещения простой цепи светодиодной лампы. Еще одним преимуществом этой лампы является то, что вы не будете мешать другим большими лампами, так как все, что вам нужно, это маленькая светодиодная лампа с питанием от USB.

    Схема светодиодной USB-лампы

    Компоненты схемы

    • USB-штекер
    • Светодиоды – 5 белых светодиодов размером 5 мм
    • Резисторы – 100 Ом X 5
    • Перфорированная доска

    Схема схемы светодиодной USB-лампы

    Цепь в основном состоит из штыревого разъема USB. USB в основном можно разделить на два стандартных типа — USB типа «A» и USB типа «B». Эти разные типы USB-разъемов различаются по форме.USB типа «A» можно использовать с вышестоящими устройствами, такими как USB-концентратор или хост. USB типа «B» можно использовать с последующими устройствами, такими как принтеры.

    Кабели будут иметь одинаковое количество контактов, но они будут отличаться механически. Было выпущено много версий на USB. Первая версия USB 1.0 и 1.1 имела скорость передачи данных 12 Мбит/с. USB 2.0 имеет скорость передачи данных 480 Мбит/с. Ожидается, что USB 3.0 будет иметь скорость передачи данных 4,8 Гбит/с.

    Есть ли у вас какие-либо идеи о схеме — 3X3X3 LED Cube Circuit

    Используемый здесь USB

    относится к типу «A».Он имеет 4 контакта. Это контакты VCC, GND, D+, D-. Контакты D+ и D- являются контактами данных. Контакт VCC выводит напряжение 5В. Светодиодную USB-лампу с USB-разъемом типа «A» можно просто подключить к USB-порту компьютера.

    Светодиод

    представляет собой полупроводниковый прибор с двумя выводами. Обычно светодиоды использовались для индикации, но в настоящее время светодиоды становятся основными источниками освещения в домах, офисах, улицах, автомобилях и т. д. Светодиод подобен обычному диоду с P-N переходом. Энергия, излучаемая в виде света при подаче требуемого напряжения, в то время как обычный диод с PN-переходом излучает энергию в виде тепла.

    Цвет излучаемого света зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника. Используемые здесь светодиоды являются обычными белыми светодиодами. У них падение напряжения 3,6В. Ток, необходимый для светодиодов, составляет 40 мА. Первоначально эти светодиоды были ограничены красным цветом, позже были разработаны светодиоды высокой мощности и другие цветные светодиоды, такие как синие светодиоды, белые светодиоды и т. д.

    ПРИМЕЧАНИЕ: Значения прямого напряжения и тока см. в техпаспорте светодиода.

    Резистор 100 Ом подключен между светодиодом и USB.Он действует как токоограничивающий резистор. Поскольку светодиодам требуется максимальный ток 40 мА, чтобы светиться с полной яркостью, они должны защищать от тока, превышающего этот.

    Таким образом, по этой причине между светодиодом и источником питания должен быть помещен резистор, чтобы ограничить величину тока, протекающего через светодиод. Напряжение питания, поступающее от USB, составляет 5 В, а падение тока на светодиоде составляет 40 миллиампер. Для расчета номинала резистора можно использовать следующую формулу.

    Р=В/И

    , где значение V равно 5 вольт, а значение I равно 40 мА.

    Итак, R= 5 В/0,04 А = 125 Ом

    Но обычно резистора 125 Ом в реальном времени не существует. Поэтому вместо 125 Ом используется резистор 100 Ом. Хотя он дает выходной ток 50 мА, это допустимо для светодиода.

    Видеомоделирование цепи светодиодной лампы USB

    Как спроектировать схему светодиодной лампы USB?

    Возьмите небольшой кусок перфорированной платы и припаяйте штекер USB-разъема.Затем приступайте к пайке светодиодов и резисторов 100 Ом. Соскоблите края, чтобы сгладить перфорированную доску.

    Как работать со схемой светодиодной лампы USB?
    • Сначала подключите цепь, как показано на принципиальной схеме.
    • Теперь вставьте USB в порт компьютера.
    • Вы можете наблюдать свечение лампы
    • Теперь извлеките USB из порта.
    • Теперь лампа выключена.

    Преимущества схемы USB-светодиодов
    • Это просто и недорого.
    • Это переносная лампа.
    • Дополнительный источник не требуется.

    Применение схемы светодиодной лампы USB

    Tom’s Circuits — схема печатной платы для разъемов USB-C

    USB-C: кабели, разъемы и печатные платы

    Подача питания через USB-C сосуществует с цифровыми данными SuperSpeed. Чтобы раскрыть потенциал этого интерфейса, сначала поймите, как кабели и разъемы влияют на требования к компоновке печатной платы.

    Кабели USB-C — Вы еще не запутались?

    Не существует ни одного стандартного кабеля USB-C.Каждый кабель адаптирован для своего применения и имеет электронную идентификацию. Для сильноточных приложений требуется более толстая медь. Длина кабеля также ограничена приложением из-за потери мощности и затухания сигнала при высоких скоростях передачи данных.

    Кабель USB-C имеет 8 коаксиальных или 4 твинаксиальных высокоскоростных соединения для передачи данных. Линии дифференциальные, обеспечивающие 4 полосы цифровых сигналов, по 2 в каждом направлении. Каждая полоса может передавать данные со скоростью 5 Гбит/с или более. Эти высокие скорости передачи данных требуют согласования длины и контроля импеданса.Также включен устаревший интерфейс USB 2.0. Также есть два провода для боковой полосы, которая может быть другим типом связи. Например, возможно подключение аналоговых наушников. Силовой провод Vbus может передавать до 3 ампер тока и 20 вольт. Конфигурация происходит на канале конфигурации. В более ранних версиях спецификации было два провода конфигурации. Новые версии удаляют один из них и вместо этого предоставляют Vconn, который может обеспечить большую мощность. Есть два выделенных провода заземления, и ток заземления также протекает в коаксиальных экранах.

    Спецификация USB находится в свободном доступе на сайте usb.org. В нем описывается множество возможных кабелей, в том числе специализированные кабели для USB 2.0, HDMI, высокоскоростных данных и кабелей только для питания.

    Сечение микрокоаксиального кабеля

     

    Микрокоаксиальные кабели можно легко спутать с обычными проводами. У них есть изолирующая оболочка, а внутри находится плетеный экран, скрывающий еще один изолированный провод. Этот внутренний провод несет данные. Два согласованных микрокоаксиальных кабеля создают единую высокоскоростную дифференциальную линию передачи данных.Один коаксиальный кабель несет сигнал, а другой несет отрицательную копию того же сигнала.

     

    Поперечный разрез Twinax

     

    Другая реализация пары линий данных — твинаксиальная (твинаксиальная), когда и положительная, и отрицательная копии сигнала имеют один и тот же экран. В этом типе провода легче подобрать длину, и, вероятно, он будет более популярным из двух вариантов.

    Кабели также включают заземляющие соединения, скрытые компоненты, такие как обходные конденсаторы, и цепи идентификации кабеля.Это помогает избежать повреждения устройства и снижает электромагнитные помехи.

    Разъемы USB-C

    Конструкция разъема учитывает требования по электромагнитным помехам для мощных и высокоскоростных конструкций. Имеет заземленную оболочку. Выступы корпуса припаяны к плате и требуют прорезей. Эти слоты усложняют изготовление печатных плат.

    Типы разъемов

    включают поверхностный монтаж, смешанный поверхностный монтаж и сквозное отверстие, сквозное отверстие, прочный и средний монтаж.

    Средний разъем USB-C

    Средний соединитель экономит высоту, так как находится внутри выреза в плате.Прежде чем использовать этот тип разъема, обязательно учитывайте возможность панелирования платы.

    Штыри разъема проходят внутри канавок на пластине из пластика. Штыри имеют разную длину, поэтому питание может подаваться до подключения сигналов.

    Контакты разъема

    Корпуса разъемов

    доступны в усиленном исполнении. Комбинированный разъем для сквозного и поверхностного монтажа обеспечивает дополнительную прочность, а также улучшает компоновку двухслойных конструкций. Еще более прочные разъемы отлиты из алюминия и могут быть водонепроницаемыми.

    Прочность троса ограничена. Цель состоит в том, чтобы кабель порвался до разъема. Нагрузка на кабельное соединение обычно возникает из-за изгиба. При небольшом изгибе кабель не повреждается.

    Трагедия оборванного кабеля за 30 долларов

    При крутящем моменте до 0,75 ньютон-метра (Н-м) кабель сгибается без повреждения кабеля или разъема. При некотором крутящем моменте между 0,75 Нм и 2 Нм USB-штекер сломается. Точка разрыва определяется как точка, в которой трос ослабевает.Кривая на графике показывает трагедию с оборванным 30-долларовым кабелем. Это происходит до того, как разъем в устройстве сломается, а хрупкость кабеля должна уберечь от поломки более дорогое устройство. Чтобы убедиться в этом, можно смоделировать механическую прочность платы с помощью анализа методом конечных элементов.

    DFM для высокоскоростных цифровых печатных плат

    Загрузить сейчас

    Схема печатной платы USB-C

    Весло

    The Paddle — макетная плата и эталонный дизайн.Он выводит линии передачи данных SuperSpeed, интерфейс USB 2.0 и обеспечивает подачу питания.

    Симметрия верхней и нижней сторон не случайна. USB Type-C — это реверсивная вилка без предпочтительного низа или верха. Питание, заземление и сигналы появляются с обеих сторон, так что перепутывание разъема может быть размотано схемой на плате.

    В последней спецификации USB-C Vconn выполняет множество других функций

    Большинство контактов дублируются, поэтому разъем работает в обоих направлениях.Для цифровых соединений SuperSpeed ​​сигнальные полосы меняются местами. Для приложений, где программное обеспечение не может распутать биты, схемы переключения ИС могут снова поменять местами сигналы.

    В более старой версии спецификации было два контакта конфигурации, Config1 и Config2. В последней спецификации USB-C есть один контакт конфигурации, а Vconn выполняет множество других функций, включая обеспечение большей мощности.

    Питание USB-C

    Процесс согласования подачи энергии

    При первом включении устройства на него подается питание 5 В с током 500 мА.Это увеличение мощности по умолчанию по сравнению с предыдущими поколениями USB. Для устройств, которым требуется больший ток или напряжение, комбинация оборудования Power Delivery и программного процесса согласования убеждает хост-систему увеличить напряжение и ток. Доступная мощность предоставляется как приращение тока при фиксированном напряжении. Когда ток достигает предела в 3 ампера, активируется более высокое напряжение, а максимальный ток уменьшается, чтобы обеспечить такое же количество энергии.

    Питание USB-C

    Маршрутизация SuperSpeed ​​+ Трассировки

    Пары дифференциальных сигналов SuperSpeed ​​5 ГГц требуют маршрутизации согласованной длины и контроля импеданса.Максимальный перекос между положительным и отрицательным сигналами в кабеле составляет 100 пс, и печатная плата не должна сильно к этому прибавлять. FUSB340 — это коммутатор SuperSpeed ​​10 Гбит/с с типичным перекосом 6 пс. Сохранение перекоса трассировки примерно до 6 пс требует, чтобы длина соответствовала примерно 1 мм.

    Дифференциальное сопротивление должно поддерживаться в пределах от 75 Ом до 105 Ом. Следы должны быть как можно короче, потому что недорогие материалы для печатных плат дают потери на высоких частотах.

    Лучше всего размещать дорожки на одном слое. Если используется несколько слоев, длина каждого слоя должна быть согласована. Это объясняет различия в скорости распространения сигнала между слоями. Переходные отверстия, проложенные к внутренним слоям, особенно на толстых платах, создают шлейфы линий передачи, которые нарушают целостность сигнала. Переходные отверстия можно просверлить, чтобы удалить заглушку.

    Штырьки сквозного разъема не должны торчать из нижней части платы, так как это также создает шлейф линии передачи.Штыри разъема должны быть примерно такой же длины, как и толщина платы. Если провода слишком длинные, они потребуют ручной обрезки, а это производственный кошмар. Выводы, длина которых недостаточна для достижения нижней стороны печатной платы, будут иметь проблемы с пайкой.

    Расчет ширины и расстояния между дорожками, необходимых для высокоскоростных дифференциальных линий, выходит за рамки простых эмпирических правил или расчетных кривых. Инструменты анализа целостности сигнала включают решатель 2D-поля, который может помочь в проектировании трасс и пространств.Анализ ограничен реальностью изготовления платы, которая не всегда соответствует идеальной геометрии и диэлектрикам. Рекомендуется работать с вашим поставщиком печатных плат, чтобы найти стек, отвечающий вашим потребностям. Дифференциальные испытательные купоны, добавленные к панелям печатных плат, позволяют производителю плат проверить, соответствуют ли платы требованиям.

    В Tempo Automation процесс заказа оптимизирован с учетом требований к высокоскоростным платам.

    0 comments on “Usb схема: Распиновка USB портов, распайка микро юсб, мини разъема для зарядки

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.