銳意進(jìn)取，誠信立足，達(dá)道致遠(yuǎn)
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USB設(shè)備具有簡單易用、支持熱插拔、速度快等特點，很快被應(yīng)用于個人電腦和移動設(shè)備等信息通訊產(chǎn)品，并擴(kuò)展至攝影器材、數(shù)字電視（機(jī)頂盒）、游戲機(jī)等其它相關(guān)領(lǐng)域。
可以說USB是目前為成功的I/O技術(shù)，而且隨著目前USB4標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，USB接口的應(yīng)用范圍必然更加的廣。
不過我們的話題是為什么USB的特性阻抗是90歐姆，而不是同軸線的50歐姆，75歐姆或者HDMI，Displayport的100歐姆呢？
什么是特性阻抗
特征阻抗是對于交流信號(或者說高頻信號)來說的.特征阻抗屬于長線傳輸中的一個概念，信號在傳輸線中傳輸?shù)倪^程中，在信號到達(dá)的一個點，傳輸線和參考平面之間會形成電場，由于電場的存在，會產(chǎn)生一個瞬間的小電流，這個小電流在傳輸線中的每一點都存在。
同時信號也存在一定的電壓，這樣在信號傳輸過程中，傳輸線的每一點就會等效成一個電阻，這個電阻就是我們提到的傳輸線的特征阻抗。
什么是特性阻抗
特性阻抗(ρ)的連續(xù)性基本上就取決于分布參數(shù) L0、C0 比值的穩(wěn)定性，我們都知道歐姆定律：U=RI，其中的 R 就是電阻或者叫電阻負(fù)載，單位為歐姆(Ω)。電阻與金屬材料的電阻率 (又稱導(dǎo)電系數(shù))有關(guān)，但在高頻信號的傳輸過程中，我們還需要了解傳輸高頻信號的物理介質(zhì)(比如雙絞線、同軸線、波導(dǎo))的傳輸特性，它不同于低頻信號，這種傳輸特性與傳輸介質(zhì)的導(dǎo)電材料(例如銅或銀) 、導(dǎo)電系數(shù)(電阻率)、幾何形狀(常見為圓柱形)、分布電感(L0)、分布電容(C0)、絕緣材料(的介電常數(shù))等都有關(guān)系，而低頻信號傳輸時則往往不考慮這些分布參數(shù)和絕緣材料介電常數(shù)的影響。
更多關(guān)于特性阻抗的解釋：什么是電纜的特性阻抗？
為什么要測試特性阻抗
當(dāng)一束光從空氣射向水中時會發(fā)生反射，這是因為光和水的光導(dǎo)特性不同。同樣，當(dāng)信號傳輸中如果傳輸線上發(fā)生特性阻抗突變也會發(fā)生反射。波長與頻率成反比，低頻信號的波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳輸線的長度，因此一般不用考慮反射問題。高頻領(lǐng)域，當(dāng)信號的波長與傳輸線長出于相同量級時反射的信號易與原信號混疊，影響信號質(zhì)量。通過阻抗匹配可有效減少、消除高頻信號反射，所以我們需要測試特性阻抗，抓取平衡穩(wěn)定的數(shù)值來改善由于反射造成的不良測試現(xiàn)象，所以阻抗穩(wěn)定就顯得非常重要，控制差分信號線的特性阻抗對高速數(shù)字信號的完整性是非常重要的，因為特性阻抗的值會影響差分信號的眼圖、信號帶寬、信號抖動和信號線上的干擾電壓等。
USB阻抗匹配問題；為什么USB的特性阻抗是90歐姆
按照為什么要測試阻抗這里提到，如果需要得到一個合格的阻抗，需要進(jìn)行阻抗匹配，如果你的USB接口如果要用在傳輸數(shù)據(jù)，且速度在高速范疇時，需要對PCB上的USB接口數(shù)據(jù)線進(jìn)行阻抗匹配，具體可以做90 ohm左右的差分阻抗設(shè)計，只針對傳輸數(shù)據(jù)的一對線；如果速度要求不高，當(dāng)然不做阻抗也問題不大，但是在高速場合，穩(wěn)定和速度就有影響了；很多高速信號線上，如特性阻抗為75歐姆的CVBS信號線、特性阻抗為100歐姆的LVDS數(shù)據(jù)信號線、特性阻抗為90歐姆的USB高速數(shù)據(jù)線上，在信號傳輸?shù)倪^程中，路徑的每一步都有相應(yīng)的瞬態(tài)阻抗，如果沿著互聯(lián)線傳輸?shù)碾娦盘柛械降乃矐B(tài)阻抗發(fā)生變化，那么一部分將繼續(xù)走下去，而另外一部分將反射后源端。由于各個信號線上所需要的特性阻抗不一致，且信號源的阻抗不匹配。當(dāng)源內(nèi)阻小于傳輸線內(nèi)阻時將出現(xiàn)振鈴，也就是過沖，過載傳輸線。過大的過沖往往會損壞器件。而如果源內(nèi)阻大于傳輸線阻抗時，便會出現(xiàn)欠沖，這會引起電路邏輯處于不確定狀態(tài)，可能導(dǎo)致誤判或信號丟失。
網(wǎng)上所說的匹配電阻都是在全速和低速
剛上面說了阻抗匹配問題，我想應(yīng)該打開了一扇窗，接下來我們打開一扇門，我們的USB信號一般是差分信號，差分信號為一正一負(fù)兩根trace，兩者之間相位差180度，可以抑制共模干擾（同樣的一個干擾源，在兩根信號上形成同樣的干擾波形，然后一正一負(fù)正好抵消），還可以提升信號幅度（一正一負(fù)，兩者的幅度相當(dāng)于一根線上的幅度的兩倍）。差分信號還有緊耦合和松耦合兩種方式，松耦合可以在兩根線之間鋪地來進(jìn)一步避免兩者之間的耦合（串?dāng)_），緊耦合時兩根線可以貼的很近，不管緊耦合還是松耦合，差分信號主要還是靠地平面來做返回路徑；我們先拋磚引玉說50歐的同軸阻抗，其來歷其實我也不清楚，但目前大多數(shù)射頻儀器、IC、零件等都是按50歐來設(shè)計的，為搭配50歐的儀器、IC、零件等，就需要有50歐的連接器、PCB走線、連接線等來連接，從而方可將射頻信號以大功率傳送到另一端。另，此處的50歐PCB走線，50歐是走線的特性阻抗；其實定義的USB走90歐姆，其實是協(xié)會根據(jù)應(yīng)用設(shè)計驗證PCB的走線寬度，間距，板材等各種實驗的參數(shù)，其實我覺得USB其實也可以做100歐姆的，只不過前端實驗室好的驗證數(shù)據(jù)是90歐姆，所以后面的各種連接器、線纜都只能按90歐姆做，如果我們自己的板卡做成100歐姆或是別的了，信號傳輸時就會發(fā)生反射，如上阻抗匹配的問題就會發(fā)生
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