Перейти к содержанию

Какой максимальной длины может быть USB-кабель?

Обновлено Редакция GAW

Спецификация USB 2.0 не называет длину кабеля в метрах — она задаёт задержку. Хост и устройство обмениваются ответами в жёстких окнах времени, и на распространение сигнала по кабелю в одну сторону отведено не больше 26 нс. Сам кабель обязан иметь задержку меньше 5,2 нс на метр.

Расчёт

Отсюда наш пересчёт в метры:

Lmax=26 нс5,2 нс/м=5 мL_{max} = \frac{26\ \text{нс}}{5{,}2\ \text{нс/м}} = 5\ \text{м}

Скорость сигнала при этом не меньше 1 / 5,2 нс/м ≈ 192 000 км/с — около 0,64 скорости света. Сигнал в кабеле, как и в дорожке печатной платы, идёт медленнее света в воздухе, и чем медленнее, тем короче допустимый кабель.

Режим USB 2.0СкоростьОграничение кабеляДлина по расчёту
Full-speed12 Мбит/с26 нс, ≤ 5,2 нс/м5 м
High-speed480 Мбит/с26 нс, ≤ 5,2 нс/м5 м
Low-speed1,5 Мбит/сменьше 18 нсменьше 5 м

Как сделать длиннее

Хаб принимает сигнал и передаёт его заново, поэтому за ним начинается новый кабель со своими 26 нс. Спецификация разрешает до пяти хабов между хостом и устройством. Активные удлинители по сути — хабы с одним портом. Пассивный удлинитель с двумя разъёмами просто добавляет метры к кабелю и выводит линию за расчётный бюджет; к тому же спецификация признаёт только три вида кабельных сборок, и удлинителя среди них нет.

Кроме задержки длину ограничивают затухание и падение напряжения на проводах питания: на длинном тонком кабеле устройство может получить меньше 4,40 В, при которых по спецификации оно ещё обязано отвечать хосту. Что делать, если устройство всё же не определяется, — в ответе «Почему компьютер не видит USB-устройство?». Линии и разъёмы — на странице USB, о витой паре и согласовании — в терминах «дифференциальная передача» и «волновое сопротивление».

Похожие вопросы

Почему через удлинитель на 3 м устройство работает с ошибками?

Спецификация меряет 26 нс от разъёма A до разъёма B стандартного кабеля, отдельного бюджета на удлинитель в ней нет. Кабель 2 м плюс удлинитель 3 м — около 5 м: по задержке это ещё может пройти, но лишний разъём и обычно тонкие жилы удлинителя выводят затухание и падение напряжения питания за расчётные.

Сколько хабов можно включить подряд?

Не больше пяти между хостом и устройством: спецификация разрешает семь уровней, считая корневой хаб хоста и само устройство. Наш расчёт: с кабелями по 5 м это около 30 м от компьютера.

Действует ли ограничение 5 м для медленного USB?

Для низкоскоростных устройств (1,5 Мбит/с) спецификация задаёт свой предел — задержка кабеля меньше 18 нс, то есть кабель ещё короче. Для таких устройств спецификация предусматривает только несъёмный кабель, рассчитанный производителем.

Источники

  1. USB-IF. Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0 (пакет usb_20_20250603) — разд. 4.1.1 — из-за задержек хабов и кабелей не больше семи уровней, включая корневой, то есть не больше пяти хабов между хостом и устройством; разд. 7.1.16 — общая односторонняя задержка 30 нс, на кабель отводится 26 нс, задержка кабеля меньше 5,2 нс на метр; разд. 7.1.1.1 и 7.1.1.3 — кабель full- и high-speed: экранированная витая пара 90 Ом ± 15 %; разд. 7.1.1.2 — кабель low-speed с задержкой меньше 18 нс; разд. 6.4 — описаны три вида кабельных сборок (стандартный съёмный A–B и два несъёмных), другие сборки запрещены; разд. 6.4.1–6.4.3 — длину ограничивают также затухание и падение напряжения на проводе GND
  2. Texas Instruments. High-Speed Layout Guidelines (SCAA082A, revised August 2017) — разд. 1.3.1 — сигнал распространяется медленнее света в воздухе (3 · 10⁸ м/с), скорость зависит от диэлектрика; задержка распространения пропорциональна длине

Нашли ошибку?

Смотрите также