一种USB转换芯片链路结构及PCB板制造技术

本发明专利技术涉及USB转换芯片链路领域，具体公开一种USB转换芯片链路结构及PCB板，USB转换芯片的右侧边上侧的第一USB转换差分信号负极端口通过在USB转换芯片所在PCB板层上走线与第一目标芯片上侧边左侧的第一目标差分信号负极端口连接；USB转换芯片的右侧边下侧的第一USB转换差分信号正极端口通过在USB转换芯片所在PCB板层上走线与第一目标芯片上侧边又侧的第一目标差分信号正极端口连接。本发明专利技术将USB转换芯片的DP和DN极性反转，避免USB转换芯片与其他芯片之间的信号换层，提高板卡空间利用率，同时减少链路过孔数量，提升信号质量，降低系统设计风险。低系统设计风险。低系统设计风险。

【技术实现步骤摘要】
一种USB转换芯片链路结构及PCB板


[0001]本专利技术涉及USB转换芯片链路领域，具体涉及一种USB转换芯片链路结构及PCB板。

技术介绍

[0002]在PC（Personal Computer，个人计算机）设计中，系统配置日趋多样化，比如对于USB 链路，有的客户需求需要其支持键盘开机功能。在这种情况下，主板设计厂商会通过增加USB转换芯片，在不同阶段选择不同的通路。比如在系统上电的初始阶段，USB转换芯片将USB I/O接口芯片与MCU芯片相连，键盘发出的信号通过USB I/O接口芯片传递至MCU芯片，MCU芯片协助进行开机操作。当系统开机以后，USB转换芯片将USB I/O接口芯片与CPU芯片相连，以实现USB I/O接口芯片与CPU间的正常信号传输。
[0003]为了实现上述功能，当前主流设计拓扑如图1所示，其中USB 转换芯片包含三个端口，其中一个公共端口连接到USB I/O接口芯片,另外两个端口分别连接到MCU芯片和CPU芯片。USB转换芯片可以根据系统上电状态选择哪个端口与公共端口相连，以实现键盘开机功能。
[0004]虽然这种设计方法在原理上可以实现该功能，但在实际的PCB设计时会遇到困难。如图2所示，由于USB链路为差分链路，差分信号包含DP（差分信号正极）和DN（差分信号负极）两根信号线，在整个链路中需保证不同芯片之间DP始终与DP相连，DN始终与DN相连，不能进行极性反转（即DP与DN相连）。通常在主板设计时，CPU芯片和USB I/O接口芯片距离USB转换芯片较远，而MCU 芯片距离USB转换芯片较近，且MCU芯片与USB转换芯片都在PCB的正面。在这种情况下，USB转换芯片与其接近的MCU 芯片为了保证DP与DP相连，DN与DN相连，需要将信号换层。比如MCU芯片的信号在PCB表层出来后，无法直接和USB转换芯片相连（出现DP和DN 交叉）,信号需要先换到另一层，随后在接近USB转换芯片处再换到表层，实现与USB转换芯片的互连。这种设计方法虽然满足了USB的设计要求，但由于信号需要换两次层面，链路中增加了两个过孔，不仅占用更多的PCB空间，而且引入额外的阻抗不连续点，对信号质量产生影响，增加设计风险。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种USB转换芯片链路结构及PCB板，将USB转换芯片的DP和DN极性反转，避免USB转换芯片与其他芯片之间的信号换层，提高板卡空间利用率，同时减少链路过孔数量，提升信号质量，降低系统设计风险。
[0006]第一方面，本专利技术的技术方案提供一种USB转换芯片链路结构，包括与USB转换芯片在同一PCB板层的第一目标芯片，USB转换芯片与第一目标芯片之间通过差分信号通信；且USB转换芯片位于第一目标芯片左侧；USB转换芯片的右侧边设置第一USB转换信号端口，第一USB转换信号端口包括位于上侧的第一USB转换差分信号负极端口和位于下侧的第一USB转换差分信号正极端口；第一目标芯片的上侧边设置第一目标信号端口，第一目标信号端口包括位于左侧
的第一目标差分信号正极端口和位于右侧的第一目标差分信号负极端口；第一USB转换差分信号负极端口通过在USB转换芯片所在PCB板层上走线与第一目标差分信号负极端口连接；第一USB转换差分信号正极端口通过在USB转换芯片所在PCB板层上走线与第一目标差分信号正极端口连接。
[0007]进一步地，USB转换芯片与第一目标芯片之间的距离小于阈值。
[0008]进一步地，还包括第二目标芯片，第二目标芯片与USB转换芯片位于PCB板的不同层或者位于PCB板的同一层且两者之间的距离大于阈值；第二目标芯片与USB转换芯片之间通过差分信号通信，且第二目标芯片与USB转换芯片的连接链路上设置有过孔。
[0009]进一步地，USB转换芯片的上侧边设置第二USB转换信号端口，第二USB转换信号端口包括位于左侧的第二USB转换差分信号负极端口和位于右侧的第二USB转换差分信号正极端口；第二目标芯片设置有第二目标信号端口，第二目标信号端口包括第二目标差分信号正极端口和第二目标差分信号负极端口；第二USB转换差分信号负极端口通过过孔走线与第二目标差分信号负极端口连接；第二USB转换差分信号正极端口通过过孔走线与第二目标差分信号正极端口连接。
[0010]进一步地，还包括USB I/O接口芯片，USB I/O接口芯片与USB转换芯片位于PCB板的不同层或者位于PCB板的同一层且两者之间的距离大于阈值；USB I/O接口芯片与USB转换芯片之间通过差分信号通信，且USB I/O接口芯片与USB转换芯片的连接链路上设置有过孔。
[0011]进一步地，USB转换芯片的下侧边设置公共端信号端口，公共端信号端口包括位于左侧的公共端差分信号负极端口和位于右侧的公共端差分信号正极端口；USB I/O接口芯片设置有I/O信号端口，I/O信号端口包括I/O差分信号正极端口和I/O差分信号负极端口；公共端差分信号负极端口通过过孔走线与I/O信号差分信号负极端口连接；公共端差分信号正极端口通过过孔走线与I/O信号差分信号正极端口连接。
[0012]进一步地，第一目标芯片为MCU芯片，第二目标芯片为CPU芯片。
[0013]第二方面，本专利技术的技术方案提供一种PCB板，配置有上述任一项所述的USB转换芯片链路结构。
[0014]本专利技术提供的一种USB转换芯片链路结构及PCB板，相对于现有技术，具有以下有益效果：更改USB转换芯片的差分信号正极和差分信号负极定义，在满足USB转换芯片链路要求的前提下，保证USB转换芯片与其他芯片的正确互联，减少了链路中过孔个数，减少了过孔带来的阻抗不连续效应，减低信号完整性问题，提升系统可靠性。
附图说明
[0015]为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为当前USB键盘开机的USB转换芯片链路拓扑结构示意图。
[0017]图2为当前USB键盘开机的USB转换芯片与MCU芯片链路结构示意图。
[0018]图3为本专利技术提供的一种USB转换芯片链路一实施例结构示意图。
[0019]图4为本专利技术提供的一种USB转换芯片链路一实施例结构示意图。
[0020]图5为本专利技术提供的一种USB转换芯片链路一实施例结构示意图。
[0021]图6为USB转换芯片工作原理示意图。
具体实施方式
[0022]本专利技术的核心是，针对当前USB转换芯片设计拓扑会在链路中引入两个过孔，而USB 协议不支持有源器件的DP DN信号极性反转，无法消除此过孔的问题，本设计方案借助USB转换芯片器件的无源特性，即USB转换芯片不会识别DP和DN, 更改USB转换芯片的端口的极性，同时通过PCB本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种USB转换芯片链路结构，包括与USB转换芯片在同一PCB板层的第一目标芯片，USB转换芯片与第一目标芯片之间通过差分信号通信；且USB转换芯片位于第一目标芯片左侧，其特征在于，USB转换芯片的右侧边设置第一USB转换信号端口，第一USB转换信号端口包括位于上侧的第一USB转换差分信号负极端口和位于下侧的第一USB转换差分信号正极端口；第一目标芯片的上侧边设置第一目标信号端口，第一目标信号端口包括位于左侧的第一目标差分信号正极端口和位于右侧的第一目标差分信号负极端口；第一USB转换差分信号负极端口通过在USB转换芯片所在PCB板层上走线与第一目标差分信号负极端口连接；第一USB转换差分信号正极端口通过在USB转换芯片所在PCB板层上走线与第一目标差分信号正极端口连接。2.根据权利要求1所述的USB转换芯片链路结构，其特征在于，USB转换芯片与第一目标芯片之间的距离小于阈值。3.根据权利要求2所述的USB转换芯片链路结构，其特征在于，还包括第二目标芯片，第二目标芯片与USB转换芯片位于PCB板的不同层或者位于PCB板的同一层且两者之间的距离大于阈值；第二目标芯片与USB转换芯片之间通过差分信号通信，且第二目标芯片与USB转换芯片的连接链路上设置有过孔。4.根据权利要求3所述的USB板转换芯片链路结构，其特征在于，USB转换芯片的上侧边设置第二USB转换信号端口，第二USB转换信号端口包括位于左侧的第二USB转换差分信号负极端口和位于右侧的第二USB...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣世立，李岩，
申请(专利权)人：苏州浪潮智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：