關於 USB 通訊阻抗匹配的問題

2021-08-01 04:27:38 字數 1802 閱讀 9816

無論是rs485、can匯流排、usb。都是需要加終端電阻進行阻抗匹配的,許多任務程師對終端電阻的理解不是很清楚,甚至因為程式上能正常通訊,所以就索性省去了終端電阻。這樣帶來很大的隱患,通訊時好時壞,通常是去檢查時沒有問題,而回到家一睡覺,現場就出問題了,呵呵。所以終端電阻還是很有作用的,可是如果講理論,又是長篇大論,這裡就用波形來說明問題。

1.未加終端電阻的波形(還是可以通訊的)

2.加上終端電阻的波形(通訊穩定性增強)

最近對usb2.0協議進行了研究,也算是略知皮毛了,在這期間也遇到過很多問題,也在網上找過解答,首先我要感謝網路這個強大的東西,為我答疑解惑,其次也想提醒大家網路上的東西一定要持懷疑的態度來看;下面就解說下關於網上所說的usb匹配電阻的問題。

做過usb的人都或許有乙個糾結,那就是d+和d-上到底要串多大的電阻,串在源端還是終端,我想說:網路上的說法都不完全正確,首先usb有低速、全速和高速之分,這一點我想大家都很熟悉了,在低速和全速模式下是電壓驅動的,驅動電壓為3.3v,但在高速模式下是電流驅動的,驅動電流為17.78ma,host-device模型如下:(畫圖太麻煩,就直接手畫了)

host和device的d+和d-都有45ohm的電阻端接到地,所以每根線的併聯電阻為22.5ohm,17.78x22.5=400mv,所以高速模式下的差分幅度為800mv (這時匹配電阻為0),但是匹配電阻選擇10ohm,22ohm和33ohm時我們可以計算出單端訊號的幅度如下圖:

由此可得高速模式下加入匹配電阻會使訊號幅度下降,使訊號質量變差,加入匹配電阻後的眼圖分別如下:

那麼網上所說的匹配電阻都是錯的麼?也不是啦!網上所說的匹配電阻都是在全速和低速模式下的,全速模式下為電壓驅動的,驅動器具有一定輸出阻抗(一般較小),usb線的特性阻抗為90ohm所以要想源端與usb線匹配就需要串電阻,具體阻值是要根據驅動器的輸出阻抗來決定的,即要求源端差分阻抗=usb線差分特性阻抗;而要終端匹配的話就需要併聯電阻了(終端的阻抗一般很大),在驅動能力不強的情況下根本就沒法實現;至於匹配電阻要放在源端還是終端,因為usb是雙向的,所以要匹配源端的話則應串在源端,要匹配終端的話則要放在終端。

以上是鄙人通過所學知識對網上的關於usb疑問的一些解釋,如有不對還請各位網友斧正!

ps:
為什麼在討論低速/全速時候,需要考慮usb線的90ohm特性阻抗,而討論高速模式(電流驅動)的時候,又把usb線的電阻視為0了?22.5=45//45,其中45來自於低速/全速驅動器的內建導通電阻。

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