Microchip USB 2.0和USB 3.1 Gen 1/Gen 2 集线器以及集线器复合设备实现指南

1.0 简介 本应用笔记提供有关{attr}940{/attr}多个系列USB集线器控制器的印刷电路板布局的一般注意事项。此信息广泛适用于实现 Microchip的任何USB 2.0和USB 3.1 Gen 1/Gen 2设备。 1.1 目标人群 本应用笔记针对熟悉PCB设计（包括信号完整性、差分信号和温度管理实现概念）的读者编写。 1.2 目标 本文档的目标是提供专门用于使用Microchip的高速和更快速度系列USB集线器控制器来设计PCB的实现信息。认真实 施这些指南有助于确保设计成功。 1.3 概述 要使Microchip 的USB 集线器控制器成功运行，需要特别注意印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）的布局。 Microchip的所有USB集线器控制器均包含敏感的模拟电路、数字内核逻辑和高速I/O电路。PCB的设计是所有这些子系 统的系统电路的一部分，可增强或降低所需操作的性能。 本文档涵盖布局和层叠等一般问题，还讨论了USB 2.0/3.1 Gen 1和Gen 2信号/阻抗、晶振连接和其他关键电路等子系 统问题。同时也会解决控制EMI、系统供电和信号返回路径管理等问题。 文档中提出的准则取代了相关器件先前的说明。下面的建议根据Microchip 的经验和知识提出，可以接受或拒绝。 Microchip不对任何设计做出保证。最终由各家公司负责确定是否适合自己的设计。 1.4 参考资料 • 数据手册：USB54xx、USB55xx、USB56xx、USB57xx、USB58xx、USB59xx、USB7xxx、USB8xxx、USB38xx、 USB25xx和USB46xx USB集线器控制器和集线器复合设备 • 应用笔记：AN 26.21 • 应用笔记：AN 18.15 • 本文档中引用的评估设计可以在Microchip网站上找到。

Microchip USB 2.0和USB 3.1 Gen 1/Gen 2 集线器以及集线器复合设备实现指南

2.0 原理图指南 本部分介绍Microchip USB集线器控制器的原理图实现的具体要求和建议。产品数据手册规定了基本电路需求。 2.1 机架和电缆接地 USB集线器器件可以通过以下方式实现： • 与主机控制器一同嵌入 • 与带嵌入式设备的不可访问端口以及用户可访问端口一同嵌入 • 与主机、带嵌入式设备的不可访问端口以及用户可访问端口一同嵌入 • 独立集线器 每个实现细节都会影响用于将机架和USB电缆屏蔽连接到数字地的最佳方法。最佳连接方式取决于设计的系统细节。 请参见互联网上有关此主题的众多参考文档和白皮书，尤其是由USB联盟成员和支持USB功能的主板和设备的提供商 发布的文档。 Microchip发现，当通过USB连接器上的RC网络（330电阻和0.1 F电容并联）将USB电缆屏蔽连接到数字地时，独 立设计上的EMI和ESD性能良好。

2.2 VDD12和VDD33电源稳压器 USB57x4和USB553x系列集线器使用两个外部电源电压：1.25V的VDD12和3.3V的VDD33。 VDD12电源轨用于内核数字功能和USB 3.1 Gen 1 PHY。集线器消耗的VDD12电流差别很大。当器件“暂停”时，它 消耗的电流极小。当所有USB 3.1 Gen 1超高速接口激活时，它将消耗最大电流。所选稳压器必须在所有功耗范围内稳 定和准确，并且拥有低噪声特性。 USB57x4和USB553x器件的VDD33电源轨供PLL和其他电路使用。此外，USB25xx器件的内核和其他电源轨通过 VDD33供电。因此，VDD33电源必须非常干净。在被集线器接收前，必须先将VDD33上的噪声滤除。为通过USB 3.1 Gen 1测试套件的SSC认证，有些系统要求集线器引脚处VDD33上的纹波< 5 mV。开关稳压器是VDD33噪声的常见来 源。图2中的示例显示了一个可有效阻止来自VDD33的开关稳压器噪声的滤波器。