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高速信號EMC調試系列(三):USB線纜設計要點

對于復雜系統,或者多模塊系統來說,模塊與模塊之間采用USB信號連接,通訊協議簡單可靠,支持即插即用。USB信號連接線纜的設計、模塊間的等電位設計、信號回流面積控制將決定USB信號的抗干擾能力與輻射發射的測試結果。

01、標準USB線纜設計要點說明

對于標準USB線纜來說,USB差分信號采用雙絞線設計,并采用單獨屏蔽的方式,屏蔽層外層采用絕緣設計,防止屏蔽層與線纜最外層編織網屏蔽層短路,改變USB差分信號的電流返回路徑。

外層采用高編織密度的屏蔽網線進行整個線纜的屏蔽,屏蔽層與端口連接處采用360度環繞接地,降低編織網與端口的高頻寄生電感,保證兩者之間最小的電位差,同時提供良好的屏蔽性能。

02、非標準USB線纜設計要點說明

對于非標準USB線纜來說,USB差分信號采用雙絞線設計,采用高編織密度金屬網或者使用導電膠布進行屏蔽,屏蔽層的接地應采用平面接地的方式,避免使用單獨地線接地的設計方式,以達到降低接地寄生電感的目的,改善接地阻抗引起的共模噪聲電流。    

對于兩端都是插座的USB連接線纜通常不推薦使用,尤其是沒有屏蔽層的線纜,原因是信號參考不完整,信號回流路徑阻抗較大,共模噪聲電流路徑相對不可控制,容易導致輻射發射問題及抗擾度問題。

03、USB信號采用FFC線纜設計要點說明

圖5:FFC線材設計

采用FFC線纜傳輸USB差分信號時,其差分阻抗可以精確控制,信號參考平面相對的完整,信號回流路徑設計相對簡單。需要重點考慮FFC線屏蔽層的接地阻抗問題,尤其是端子連接處的接地更加重要。    

使用FFC線纜時,配套使用的插座選型應充分考量FFC線纜屏蔽的接地阻抗,屏蔽層外層采用絕緣設計在接口處裸銅與端子金屬外殼大面積搭接,降低屏蔽層接地阻抗的同時保持參考平面的完整性。

【備注說明】

FFC線纜采用屏蔽設計可以屏蔽電場耦合,也可以使信號參考平面保持完整,為信號回流到源端提供低阻抗的路徑,降低共模電流噪聲。提高USB信號抗干擾能力的,也降低噪聲的輻射發射。

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