一種通用串行總線usb接口與usb接頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型的實施例提供了一種通用串行總線USB接口與USB接頭，涉及電子技術領域，用于使地線引腳和信號傳輸線引腳之間的距離與信號返回線和信號傳輸線之間的距離匹配。其中通用串行總線通過引腳與PCB板上的線路連接，該USB接口包括：位于基板同一表面的地線引腳和信號傳輸線引腳；地線引腳與PCB板上的信號返回線連接，信號傳輸線引腳與PCB板上的信號傳輸線連接，信號返回線和信號傳輸線分別位于PCB板上介質層的兩側；其中，地線引腳和信號傳輸線引腳之間的距離與信號返回線和信號傳輸線之間的距離匹配。本實用新型的實施例用于通用串行總線USB接口。
【專利說明】
一種通用串行總線USB接口與USB接頭
技術領域
[0001]本實用新型涉及電子技術領域，尤其涉及一種通用串行總線USB接口與USB接頭。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇?，高速信號的應用越來越廣泛，其中一般由信號的邊沿速度決定該信號是否為高速信號，當信號的上升沿十分陡峭，例如當信號的上升沿時間小于4倍信號傳輸延遲時，該信號可被視為高速信號。
[0003]高速信號加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，但同時也會帶來一定的負面效果。高速信號在傳輸時，傳輸高速信號的信號線可以被看作為傳輸線。由于傳輸線是一個分布參數(shù)系統(tǒng)，它的每一段都具有分布電容、電感和電阻。傳輸線的分布參數(shù)通常用單位長度的電感L和單位長度的電容C以及單位長度上的電阻、電導來表示，它們主要由傳輸線的幾何結構和絕緣介質的特性所決定的。分布的電容、電感和電阻是傳輸線本身固有的參數(shù)，給定某一種傳輸線，這些參數(shù)的值也就確定了。因此，若傳輸線的幾何結構和絕緣介質的發(fā)生突變，則會導致信號傳輸路徑出現(xiàn)阻抗突變，從而使傳輸線所傳輸?shù)母咚傩盘柊l(fā)生反射與失真，致使信號質量出現(xiàn)問題。
[0004]目前，在使用的一種新型Type-CUSB(英文全稱:Universal SerialBus，中文:通用串行總線)接口中，其連接介面不分正反兩面均可插入，Type-C USB接口中一側的基板上，沿與基板邊沿平行的方向設置有若干引腳，另一側相對的基板上對稱設置有相同數(shù)量的引腳。其中該若干引腳一端可通過接頭與信號輸入/輸出裝置連接，另一端與PCB(英文全稱:Printed Circuit Board)，中文:印制電路板)板上的線路連接進行信號傳輸，通常地線引腳位于該若干引腳中遠離中央的位置，而信號傳輸引腳位于該若干引腳中居中的位置。在PCB板上一般情況下信號傳輸線與信號返回線位于介質層兩側，地線引腳與信號返回線連接，信號傳輸引腳與信號傳輸線連接。由于上述的制造工藝，由于PCB板的介質層厚度通常遠小于地線引腳與信號傳輸引腳之間的距離，從而使得信號傳輸線與信號返回線在分別連接地線引腳和信號傳輸引腳后阻抗發(fā)生較大變化，而在使用上述結構在Type-C USB接口中傳輸高速信號時，出現(xiàn)因傳輸線路幾何結構突變而導致的阻抗突變，從而導致Type-CUSB接口在傳輸高速信號時存在阻抗匹配問題，使所傳輸?shù)母咚傩盘柸菀壮霈F(xiàn)反射與失真，損害了高速信號的信號質量。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的實施例提供的一種通用串行總線USB接口與USB接頭，能夠消除該USB接口在傳輸高速信號時的阻抗匹配問題與電磁輻射問題，改善通用串行總線USB接口所傳輸高速信號的信號質量。
[0006]為達到上述目的，本實用新型的實施例采用如下技術方案:
[0007]第一方面，提供一種通用串行總線USB接口，通用串行總線通過引腳與PCB板上的線路連接;USB接口包括位于基板同一表面的地線引腳和信號傳輸線引腳;地線引腳與PCB板上的信號返回線連接，信號傳輸線引腳與PCB板上的信號傳輸線連接，信號返回線和信號傳輸線分別位于PCB板上介質層的兩側;地線引腳和信號傳輸線引腳之間的距離與信號返回線和信號傳輸線之間的距離匹配。
[0008]第二方面，提供一種USB接頭，該USB接頭的引腳與第一方面提供的USB接口的引腳匹配。
[0009]本實用新型的實施例提供的通用串行總線USB接口與USB接頭，由于地線引腳和信號傳輸線引腳之間的距離與信號返回線和信號傳輸線之間的距離相匹配，達到使由信號傳輸線引腳和信號傳輸線構成的信號流出路徑與由地線引腳和信號返回線構成的信號返回路徑之間的距離保持穩(wěn)定的目的，從而使高速信號在通過信號流出路徑與信號返回路徑進行信號傳輸時，降低因傳輸線路幾何結構突變而導致的阻抗突變發(fā)生的幾率，并減少因傳輸線路幾何結構突變而產生的電磁輻射，從而消除該USB接口在傳輸高速信號時的阻抗匹配問題與電磁輻射問題，改善通用串行總線USB接口所傳輸高速信號的信號質量。
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1為本實用新型實施例提供的一種通用串行總線USB接口的結構示意圖；
[0012]圖2為本實用新型另一實施例提供的一種通用串行總線USB接口的結構示意圖；
[0013]圖3為本實用新型另一實施例提供的一種通用串行總線USB接口的結構示意圖；
[0014]圖4為本實用新型另一實施例提供的一種通用串行總線USB接口的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0016]如圖1所示，通常情況下，由于Type-C USB接口是一種能夠適應USB接頭正反兩面均可插入的接口，因此其通常包括兩塊相對的基板，并且在每個基板上均設置有相同排列方式的引腳。在Type-C USB接口的基板上，沿與基板邊沿平行的方向設置有若干引腳，其中包括地線引腳GND以及信號傳輸引腳D，地線引腳GND位于若干引腳中遠離中央的位置，信號傳輸引腳D位于若干引腳中央的位置，地線引腳GND與信號傳輸引腳D之間的距離為LI，信號傳輸引腳D與信號傳輸線12連接，底線引腳GND與地線11連接，其中信號傳輸線12與地線11均位于PCB板上，并且信號傳輸線12與地線11分別位于介質層兩側，信號傳輸線12與地線11之間的距離等于介質層的厚度L2，由于一般情況下地線引腳GND與信號傳輸引腳D之間的距離LI大于介質層的厚度L2，當Type-C USB接口通過地線引腳GND與信號傳輸引腳D接收高速信號，并通過信號傳輸線12與地線11傳送該高速信號時，由于傳輸線路幾何結構突變而導致高速信號所經過的傳輸路徑出現(xiàn)阻抗突變，從而使Type-C USB接口在傳輸高速信號時存在阻抗匹配問題，使所傳輸?shù)母咚傩盘柸菀壮霈F(xiàn)反射與失真，損害了高速信號的信號質量。為了解決上述技術問題，本實用新型的實施例提供了一種USB接口，通過將地線引腳和信號傳輸線引腳之間的距離與信號返回線和信號傳輸線之間的距離匹配，使該USB接口在傳送高速信號時，減小因傳輸線路幾何結構突變而導致的阻抗突變，從而消除該USB接口在傳輸高速信號時的阻抗匹配問題，改善通用串行總線USB接口所傳輸高速信號的信號質量。
[0017]如圖2所示，本實用新型的實施例提供的USB接口，其中USB通過弓丨腳與PCB板上的線路連接。
[0018]USB接口包括位于基板同一表面的地線引腳22和信號傳輸線引腳21，地線引腳21與PCB板上的信號返回線24連接，信號傳輸線引腳21與PCB板上的信號傳輸線23連接，信號返回線24和信號傳輸線23分別位于PCB板上介質層的兩側，地線引腳22和信號傳輸線引腳21之間的距離L3與信號返回線24和信號傳輸線23之間的距離L4匹配。
[0019]其中，信號返回線24和信號傳輸線23之間的距離L4可以等于PCB板上介質層的厚度，引腳22和信號傳輸線引腳21之間的距離L3與信號返回線24和信號傳輸線23之間的距離L4匹配，可以為L3等于L4，也可以為L3與L4的差值的絕對值小于距離閾值，一種優(yōu)選方案為L3與L4的差值的絕對值為O。
[0020]結合圖2所示，在信號流出時，信號流出路徑為從信號傳輸引腳流向信號傳輸線，在信號回流時，信號回流路徑為從信號返回線流向信號，因此通過將地線引腳22和信號傳輸線引腳21之間的距離L3與信號返回線24和信號傳輸線23之間的距離L4進行匹配，達到使信號流出路徑與信號返回路徑之間距離保持穩(wěn)定的目的，從而使高速信號在通過信號流出路徑與信號返回路徑進行信號傳輸時，降低因傳輸線路幾何結構突變而導致的阻抗突變發(fā)生的幾率，并減少因傳輸線路幾何結構突變而產生的電磁輻射，從而消除該USB接口在傳輸高速信號時的阻抗匹配問題與電磁輻射問題，改善通用串行總線USB接口所傳輸高速信號的信號質量。
[0021]具體的，地線引腳22和信號傳輸線引腳21位于基板的同一表面上，并且地線引腳22和信號傳輸線引腳21相鄰設置，即地線引腳22和信號傳輸線引腳21間沒有其他引腳。
[0022]具體的，信號傳輸線23在信號返回線24所在平面內的垂直投影位于信號返回線24的范圍內，由于在通過信號傳輸線23以及信號返回線24傳輸高速信號時，高速信號的返回信號一般會集中在信號傳輸線23在信號返回線24所在平面內的垂直投影所在的范圍內，高速信號的頻率越高，其返回信號越集中，因此使信號傳輸線23在信號返回線24所在平面內的垂直投影位于信號返回線24的范圍內，可以為高速信號的返回信號提供傳輸路徑。優(yōu)選的，信號返回線24的寬度可以為信號傳輸線寬度23的I至3倍。
[0023]具體的，如圖3所示，本實用新型的實施例提供的USB接口，其中通用串行總線通過弓I腳與PCB板上的線路連接。
[0024]USB接口包括位于基板同一表面的第一地線引腳31與第二地線引腳34以及正向信號傳輸線引腳32與反向信號傳輸線引腳33，第一地線引腳31與第一信號返回線36連接，第二地線引腳34與第二信號返回線38連接，正向信號傳輸線引腳32與第一信號傳輸線35連接，反向信號傳輸線33引腳與第二信號傳輸線37連接，第一信號返回線36以及第二信號返回線38位于PCB板上介質層的一側，第一信號傳輸線35以及第二信號傳輸線37位于PCB板上介質層的另一側，其中第一地線引腳31和正向信號傳輸線引腳32之間的距離L7與第一信號傳輸線35和第一信號返回線36之間的距離L5匹配，第二地線引腳34和反向信號傳輸線引腳33之間的距離L8與第二信號傳輸線37和第二信號返回線38之間的距離L6匹配，其中第一信號傳輸線35和第一信號返回線36之間的距離L5以及第二信號傳輸線37和第二信號返回線38之間的距離L6均可以等于PCB板上介質層的厚度。
[0025]其中正向信號傳輸線引腳32與反向信號傳輸線引腳33可以一同用于傳遞差分信號。
[0026]本實用新型的實施例通過將第一地線引腳31和正向信號傳輸線引腳32之間的距離L7與第一信號傳輸線35和第一信號返回線36之間的距離L5匹配，將第二地線引腳34和反向信號傳輸線引腳33之間的距離L8與第二信號傳輸線37和第二信號返回線38之間的距離L6匹配，達到使信號流出路徑與信號返回路徑之間距離保持穩(wěn)定的目的，同時減少信號流出路徑長度與信號返回路徑長度的差距，從而使高速信號在通過信號流出路徑與信號返回路徑進行信號傳輸時，減少減小因傳輸線路幾何結構突變而導致的阻抗突變，并減少因信號流出路徑長度與信號返回路徑長度存在差距而增加的電磁輻射，從而消除該USB接口在傳輸高速信號時的阻抗匹配問題與電磁輻射問題，改善USB接口所傳輸高速信號的信號質量。
[0027]以Type-CUSB接口為例，通常情況下，由于Type-C USB接口是一種能夠適應USB接頭正反兩面均可插入的接口，因此其通常包括兩塊相對的基板，并且在每個基板上均設置有相同排列方式的引腳。
[0028]如圖4所示，本實用新型的實施例提供的USB接口，其中基板包括第一基板40和第二基板41，第一基板40上包含引腳的表面和第二基板41上包含引腳的表面相對設置，即第一基板40所包含的引腳在第二基板41上垂直投影的范圍內設置有第二基板41所包含的引腳。
[0029]優(yōu)選的，第一基板40與第二基板41上的引腳對稱，其中第一基板40上的引腳包括第一地線引腳401、第一正向信號傳輸線引腳402、第一負向信號傳輸線引腳403、第二地線引腳404，第二基板41上的引腳包括第三地線引腳414、第二正向信號傳輸線引腳413、第二負向信號傳輸線引腳412、第四地線引腳411，第三地線引腳414位于第二地線引腳404在第二基板41上垂直投影的范圍內，第二正向信號傳輸線引腳413位于第一負向信號傳輸線引腳403在第二基板41上垂直投影的范圍內，第二負向信號傳輸線引腳412位于第一正向信號傳輸線引腳402在第二基板41上垂直投影的范圍內，第四地線引腳411位于第一地線引腳401在第二基板41上垂直投影的范圍內。第一信號返回線43以及第二信號返回線45位于PCB板上介質層的一側，第一信號傳輸線42以及第二信號傳輸線44位于PCB板上介質層的另一偵U，第一地線引腳401與第一信號返回線43連接，第一正向信號傳輸線引腳402與第一信號傳輸線42連接，第一負向信號傳輸線引腳403與第二信號傳輸線44連接，第二地線引腳404與第二信號返回線45連接，第四地線引腳411與第二信號返回線45連接，第二負向信號傳輸線引腳412與第二信號傳輸線44連接，第二正向信號傳輸線引腳413與第一信號傳輸線42連接，第三地線引腳414與第一信號返回線43連接。
[0030]本實用新型的實施例還提供一種USB接頭，該USB接頭的引腳與上述的USB接口的引腳匹配。即將USB接頭插入上述的USB接口時，USB接頭中的引腳與上述的USB接口中的引腳互相連接，當然對于Type-⑶SB接口，USB接口正反兩面均可插入并實現(xiàn)信號的傳輸。
[0031]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種通用串行總線USB接口，其特征在于，所述通用串行總線通過引腳與PCB板上的線路連接； 所述USB接口包括位于基板同一表面的地線引腳和信號傳輸線引腳;所述地線引腳與所述PCB板上的信號返回線連接，所述信號傳輸線引腳與所述PCB板上的信號傳輸線連接，所述信號返回線和所述信號傳輸線分別位于所述PCB板上介質層的兩側； 其中，所述地線引腳和所述信號傳輸線引腳之間的距離與所述信號返回線和所述信號傳輸線之間的距離匹配。2.根據(jù)權利要求1所述的USB接口，其特征在于，所述地線引腳和所述信號傳輸線引腳之間的距離與所述信號返回線和所述信號傳輸線之間的距離匹配，包括: 所述地線引腳和所述信號傳輸線引腳之間的距離與所述信號返回線和所述信號傳輸線之間的距離的差值的絕對值小于距離閾值。3.根據(jù)權利要求1所述的USB接口，其特征在于，所述地線引腳和所述信號傳輸線引腳在基板的同一表面上相鄰設置。4.根據(jù)權利要求1所述的USB接口，其特征在于，所述信號傳輸線在所述信號返回線所在平面內的垂直投影位于所述信號返回線的范圍內。5.根據(jù)權利要求4所述的USB接口，其特征在于，所述信號返回線的寬度為所述信號傳輸線寬度的I至3倍。6.根據(jù)權利要求1-5任一所述的USB接口，其特征在于，所述地線引腳包括第一地線引腳與第二地線引腳，所述信號傳輸線引腳包括正向信號傳輸線引腳與反向信號傳輸線引腳，所述信號傳輸線包括第一信號傳輸線與第二信號傳輸線，所述信號返回線包括第一信號返回線與第二信號返回線，所述第一地線引腳與所述第一信號返回線連接，所述第二地線引腳與所述第二信號返回線連接，所述正向信號傳輸線引腳與所述第一信號傳輸線連接，所述反向信號傳輸線引腳與所述第二信號傳輸線連接。7.根據(jù)權利要求6所述的USB接口，其特征在于，所述基板包括第一基板和第二基板，所述第一基板上包含引腳的表面和第二基板上包含引腳的表面相對設置。8.根據(jù)權利要求7所述的USB接口，其特征在于，所述第一基板和第二基板上的引腳對稱。9.一種USB接頭，其特征在于，所述USB接頭的引腳與權利要求1-8中任一USB接口的引腳匹配。
【文檔編號】H01R13/6473GK205488832SQ201620251610
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】白順波, 曹青, 李華
【申請人】青島海信移動通信技術股份有限公司