Перейти к содержанию

Можно ли развести USB на двухслойной плате?

Обновлено Редакция GAW

Сигналы USB 2.0 — дифференциальная пара D+ и D−. Спецификация требует от кабеля волнового сопротивления 90 Ом и того же номинала от дорожек на плате, а устройству отводит не больше 1 нс задержки от разъёма до микросхемы. На двухслойной плате главная трудность не в длине, а в опорной земле и импедансе.

Что важноFull-speed, 12 Мбит/сHigh-speed, 480 Мбит/с
Сплошная земля под паройнужнаобязательна
Импеданс 90 Омжелательнонужно выдержать
Длина и симметрия парыкороткая, проводники рядомдлины выровнены
Переходные отверстия в парелучше без нихизбегать
Двухслойная платаобычно достаточносложно, лучше 4 слоя

Земля под парой

Обратный ток быстрого сигнала идёт по опорной плоскости прямо под проводником. TI в руководстве SCAA082 требует хотя бы одну сплошную плоскость земли и предупреждает: прорезь в плоскости заставляет обратный ток обходить её, и линия излучает. На двухслойной плате это значит: нижний слой под парой — сплошная земля без дорожек поперёк.

Импеданс и производство

Наш расчёт по данным TI: в микрополоске на FR-4 высотой 1,5 мм сигнал проходит около 170 мм за наносекунду, так что бюджет задержки 1 нс почти никогда не ограничивает плату. Сложнее с 90 Ом: при большой высоте над землёй нужные дорожки широкие, а контроль импеданса JLCPCB предлагает для плат от четырёх слоёв. Поэтому high-speed чаще разводят на четырёх слоях, где земля близко.

Подробнее о стеке слоёв — на странице слои печатной платы, ширину под заданный импеданс посчитает калькулятор волнового сопротивления дорожки. Термины — «волновое сопротивление» и «плоскость земли», об интерфейсе — страница USB.

Похожие вопросы

Какой длины может быть дорожка USB на плате?

Спецификация отводит устройству до 1 нс задержки от разъёма до трансивера. По данным TI скорость в микрополоске на FR-4 высотой 1,5 мм — около 170 мм/нс, так что по задержке это около 170 мм (наш пересчёт). Ограничением обычно становится не длина, а разрывы земли и переходы со слоя на слой.

Можно ли провести пару D+ и D− через переходные отверстия?

Лучше обойтись без них. Если переход неизбежен, ставят отверстия сразу в обе линии пары, симметрично, и рядом — отверстие земли, чтобы обратный ток перешёл на другой слой вместе с сигналом.

Нужно ли считать ширину дорожек под 90 Ом для full-speed?

Спецификация задаёт 90 Ом для дорожек в разделе о high-speed. На двухслойной плате толщиной около 1,5 мм дорожки ровно под 90 Ом получаются широкими, поэтому для full-speed обычно ограничиваются короткой симметричной парой над сплошной землёй; точную ширину считают калькулятором микрополоска по реальному стеку фабрики.

Источники

  1. USB-IF. Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0 (пакет usb_20_20250603) — разд. 7.1.1.3 — дорожки D+ и D− между трансивером и разъёмом должны иметь номинальное дифференциальное сопротивление 90 Ом; разд. 7.1.16 — общая односторонняя задержка 30 нс, из них 26 нс на кабель, до 3 нс внутри хоста или хаба и до 1 нс от разъёма до трансивера устройства
  2. Texas Instruments. High-Speed Layout Guidelines (SCAA082A, revised August 2017) — разд. 1.3.1.1, табл. 2 — микрополосок на FR-4 (εr = 4,6) высотой 1,5 мм: скорость около 169–172 мм/нс; разд. 1.5 — проводники дифференциальной пары ведут как можно ближе друг к другу; разд. 1.6 — обратный ток идёт по опорной плоскости под проводником, прорези в плоскости земли нужно исключить; разд. 2.2–2.3 — в быстрых схемах нужна хотя бы одна сплошная плоскость земли, разделённые плоскости работают как щелевые антенны
  3. JLCPCB. PCB Manufacturing & Assembly Capabilities (по состоянию на 22 октября 2026 г.) — раздел Layer count — контролируемый импеданс для плат с 4, 6, 8 … 32 слоями; раздел FAQ — стандартный допуск ±10 %, ±5 % по запросу

Нашли ошибку?

Смотрите также