07USB电气特性(缩写)1.docxVIP

USB技术 ──USB的电气特性(之六) 南京大学运算机系 周玉军 USB(Universal Serial Bus，即通用串行总线)的电气特性主若是对信号的发送及电压分 布情形的描述。下面咱们将别离对其进行详细介绍，第一来看看其信号的发送。 一、信号的发送 USB通常利用一种差分的输出驱动器来操纵数据信号在USB电缆上的发送，在了解具体的信号发送之前，咱们先来谈谈有关USB设备的特性。 (一)USB驱动器的特性及其利用 一个USB设备端的连接器是由D+、D-及Vbus，GND和其它数据线组成的简短持续电路，并要求连接器上有电缆屏蔽，以避免设备在利用进程中被损坏。它有两种工作7状态，即低态和高态。在低态时，驱动器的静态输出端的工作电压Vol变更范围为0～０．3V，且接有一个15kΩ的接地负载。处于差分的高态和低态之间的输出电压变更应尽可能维持平稳，以能专门好地减小信号的扭曲变形。 设置估价靠近设备的USB连接器上的 设置估价 靠近设备的USB连接器上的D+或D_插口 USB设备 由于USB设备上的输入保护设备可能互相排斥，因此当观察数据的输入端口时，可能发现由电压生成器产生的信号波形可能会变形。 图1 USB信号发送的最大输出波形 下面咱们将别离对USB高速驱动器和低速驱动器的特性作一个介绍. 高速驱动器特性 一个高速USB设备的连接是通过阻抗为90Ω±15%，最大单路时延为26ns的屏蔽双绞线电缆进行的，其抵达的最大速度为12Mb/s，而且每一个驱动器的阻抗必需在28Ω～44Ω之间。图2描述了高速驱动器的信号波形。 低速驱动器特性 一个低速USB设备在插口端必需要有一个带有串行A口连接器的可操纵电缆，其速度为s。当电缆与设备相连时，在D+/D-线上必需要有一个200～450PF的单终端电容器。低速电缆的传播时延必需小于18ns，从而保证信号响在其上升沿或下降沿的第一个中点处产生，以许诺电缆与一块电容器相连。图3列出了低速驱器的信号波形。 图4和图5别离列出了高速和低速USB设备在集线器的终端位置及其所连的功能设备。从图咱们能够看出在电缆的下形端的电阻Rpu在两图中的连接位置是不同的： 单路长电缆时延 单路长电缆时延 单电缆时延后经过信号端口的标准输入电平 图2 高速信号波形 接收器信号端口 驱动器信号端口 图3 低速驱动器信号波形 驱动器信号端口 经过信号端 的标准输出电平，并具有最小的映象和阻尼 ·图4高速设备中的Rpu电阻是接在D+线上的。 ·图5低速设备中的Rpu电阻是接在D-线上的。 主机/HUB口 主机/HUB口 图5 低速设备电缆和电阻连接 高低USB速发送器 低速设备 低速USB设备 慢速旋转缓冲器 高低速USB发送器 HUB上行端或高速设备 主机/HUB口 高速USB发送器 图4 高速设备电缆和电阻连接 那个Rpu电阻的选取要知足必然的条件，为了在一个复位操作终止后方便地确信可被执行的总线状态，那么选取Rpu时要能使D+/D-线上的电压在的最大复位松驰时刻内可在0～Vih内自由变更。为了知足这一条件，带有可分电缆的设备必需利用加载电压在～间阻抗为Ω±5%的电阻；而具有可控电缆的设备能够利用两种方式中的任一种。注意：终端电阻不包括主机/HUB上的15KΩ±5%的电阻。 所有集线器和高速的功能设备上形端口(朝主机方向的)必需利用高速的驱动器，上形集线器端口既能够高速又能够低速来传送数据，可是在信号发送时老是利用高速和边缘速度。低速数据的传输不改变驱动器的特性，低速设备的上形端口必需利用低速驱动器。 所有集线器(包括主机的)外手下形端口必需能适用于两种特性的驱动器，也确实是说，任何类型的设备都能被插入这些端口中。当收发器工作在高速模式时，它利用高速和边缘速度来进行信号的发送；工作在低速时，它利用低速和边缘速度来发送数据。 (二)接收器特性 一个差分输入接收器用来接收USB数据信号，当两个差分数据输入处在一起的～的差分模式范围时，如图6所示，接收器必需具有至少200mv的输入灵敏度。 图6 图6 差分输入感抗范围 差分输