2 1 2 2 224 48 7 11 15 12 2 2 48 21 1 4 IEEE1394 USB1.1 USB2. 1 2 1.5 12 1.5 12 (Low speed) (Full speed) 4 48 (High speed) 5 5 * 29 年には USB3. がリリースされる予定で 5Gbps の SuperSpeed が追加される 224 4824 TP4 TP3 TP2 TP1 NEC PD7211 NEC PD7211 Traces USB Cable Traces Transceiver B Connector A Connector Transceiver Device HUB Test
観測波形 赤いエリアに波形が入り込まなければ規格を満足しています.5mではより厳しいTP2の規格でも満足しています.5mケーブル使用時.5.5.4.4.3.3.1.1 TP2規格 -.1 - - -.3 -.3 -.4 -.4 -.5 -.5.4.8 1. TP3規格 -.1-5mケーブル使用時 2. - 2-2 SYNC Fieldの波形応答.4.8 1. 2. EMC対策としてコモンモードフィルタを使用すると コモンモ USB2.は4mVp-pの差動信号でデータ転送されています ードフィルタのライン間結合のため SYNC Fieldの始めの信号が データ転送が終わり 次のデータ転送が始まる前にインターバル マイナス側に振られます コモンモードフィルタを選択する場合 信号として32bitの信号が転送されます この32bitのインターバル の最も注意すべき点です 安全に動作するためにはSYNC Fieldの をSYNC Fieldと言います 1bit目から15mV以上の電圧が望まれます SYNC Fieldの説明 HS SYNC field 32bits SYNC Fieldの説明 HS SYNC field 32bits SE Data SE Data Receiver squelched differential envelope below 1mV Receiver squelched differential envelope below 1mV SYNC Fieldの波形応答 Differential envelope exceeds 15mV reception enabled within Differential envelope four symbol times exceeds 15mV reception enabled within four symbol times Clock recovery circuit must lock in time to detect recovery end of SYNC Clock circuit must lock in time to detect end of SYNC SYNC初期の波形 Fieldの波形応答 End of SYNC detected, receiver begins data End of SYNC recovery receiver detected, begins data recovery コモンモードフィルタを使用した時の波形応答 初期の波形 コモンモードフィルタを使用した時の波形応答 Vは15mV 以上のこと Vは15mV 以上のこと DV DV 82
3 最適なEMC部品の選定 48Mbpsの高速転送スピードになると信号波形にできるだけ影 響を与えず ノイズ成分のみを効果的に阻止する部品の選定が重要 になります さらに実際にUSB2.で動作試験を行ない エラーが発生しない ことを十分に確認しなければなりません 波形チェックや動作試験は実際のフィールドでの使用状態を想 定し 信号を送るHOST側と信号を受けるDEVICE側両方に同じ EMC部品を実装して行なう必要があります この資料に添付している各種データはすべて両方に同じEMC部 品を使用した場合のものです 3-1 各種EMC部品を使用した場合のEye-patternの比較 ケーブル長は.5m 1 初期値 2 チップビーズMMZ168Y121B使用時 1MHzのインピーダンスは12Ω 2 チップビーズMMZ168Y121B使用時 1MHzのインピーダンスは12Ω 1 初期値.5.5.4.5.4.5.3.4.3.4.3.3.1.1.1.1 -.1 -.1 - -.1 - -.1 -.3 - -.3 - -.4 -.3 -.4 -.3 -.5 -.4 -.5 -.4 - -.5 -.4.4.8.8 1. 1. 2. 2. 3 コモンモードフィルタZYS51R5-2P使用時 1MHzのコモンモードインピーダンスは6Ω 3 コモンモードフィルタZYS51R5-2P使用時 1MHzのコモンモードインピーダンスは6Ω - -.5.4.8 1. 2..4.8 1. 2. 4 コモンモードフィルタACM212-9-2P使用時 1MHzのコモンモードインピーダンスは9Ω 4 コモンモードフィルタACM212-9-2P使用時 1MHzのコモンモードインピーダンスは9Ω.5.5.4.5.4.5.3.4.3.4.3.3.1.1.1.1 -.1 -.1 - -.1 - -.1 -.3 - -.3 - -.4 -.3 -.4 -.3 -.5 -.4 -.5 -.4 - -.5 - -.4.4.8.8 1. 1. 2. 2. - -.5 - 上のデータにおいて 2.はチップビーズのインピーダンスにより 24MHzの差動信号が減衰しています 3.はコモンモードフィルタ の特性インピーダンスがUSB2.規格9Ωと大きく異なるため 差 動信号が歪んでいます どちらも波形が赤いエリアに入り込んでお り評価NGです 4.は特性インピーダンスも適切で評価Oです 83.4.8 1. 2..4.8 1. 2.
325 3 2
4 248 2 2129212192 15926592 2 16811168221 VDD - VDD / GND Line - Power Beads MPZ168S11A1, 3A MPZ168S221A22, 2A USB Cable - Cable - Clamp Filter ZCAT series ZCAT1325-53A USB IC D+ D- F.G. ACM212-92P TCM121F-9-2P TCM15F-9-2P TCM65-9-2P
推奨コモンモードフィルタのEye-patternデータ ケーブル長は.5m 2 ACM212-9-2P.5.5.4.4.3.3 1 初期値 コモンモードフィルタなし.1 -.1 -.1 -.1 - -.3 -.3 -.4 -.4 -.5 -.5 -.4.8 1. 2. -.4.8.5.4.4.3.3.5.1 -.1 -.3 -.4 -.4 -.5 -.5.8 1. 2. -.5.4.3.1 -.1 - -.3 -.4 -.5.4.8 1..4.8 1. 5 ZCYS51R5-M3PA7T 3ラインマルチCMF - 2. 2. - -.1 -.3.4.1-4 ACM3225-161-2P 3 ACM3225-8-2P - 1. 2. 86
ケーブル長は.5m 1 st bit's amplitude : 3mV 1 st bit's amplitude : 192mV 1 st bit's amplitude : 26mV 1 st bit's amplitude : 172mV
5 51
52 1
6 コモンモードフィルタの特性インピーダンスと Eye-patternへの影響 USB2.では信号線の特性インピーダンスは9±2Ωと規定され ています 規格から大きく外れた特性インピーダンスのコモンモードフィル タを使用するとEye-patternが大きく乱れます.5.4.3.1 1 -.1 - -.3 Impedance Ω ACM212-9-2P : 9Ω -.4 1 -.5 -.4.8 1. 2. X1-9 適切なCMFを使用した場合 1 Non-recommendable CMF.5.4.3 1.1 1 1 1 1 1 -.1 Frequency MHz - -.3 -.4 -.5 -.4.8 1. 2. X1-9 不適切なCMFを使用した場合 特性インピーダンスが9ΩのACM212-9-2Pと6Ωのコモンモードフィルタでの比較 特性インピーダンス比較データ ACM212-9-2Pと低インピーダンスCMF.5.5.5.4.4.4.3.3.3.1 -.1 Eye-patternに乱れが発生している.1 -.1 -.1 -.1 - - -.3 -.3 -.3 -.4 -.4 -.4 -.5 -.5 -.5 - -.4.8 1. 2..4.8 1. 2. Time nsec CMFなしの場合 ACM212-9-2Pを使用した場合 9 -.4.8 1. 2. 特性インピーダンスが6Ωの CMFを使用した場合
7 2 21292 Digitizing Oscilloscope HP5475 Test Board TDR Module HP54754 SMA 3.5mm Connector Series A Connectors USB2. HUB Controller IC VDD line : open CMF Differential mode Characteristics Impedance SMA 1m Cable GND line : open Series B Connector USB Cableseries B 25 2 SMA Connector USB Connector 15 1 USB Cable MSL CMF MSL Upper limit11 W 9 W Lower limit7 W 5 through CMF ACM212-9-2P.5 1 1.5 2 2.5 3