USB 的电气特性(之六)
南京大学计算机系 周玉军
USB(Universal Serial Bus，即通用串行总线)的电气特性主要是对信号的发送及电压分
布情况的描述。下面我们将分别对其进行详细介绍，首先来看看其信号的发送。
一、信号的发送
USB 通常使用一种差分的输出驱动器来控制数据信号在 USB 电缆上的发送，在了解具体
的信号发送之前，我们先来谈谈有关 USB 设备的特性。
(一)USB 驱动器的特性及其使用
一个 USB 设备端的连接器是由 D+、D-及 Vbus，GND 和其它数据线构成的简短连续电路，
并要求连接器上有电缆屏蔽，以免设备在使用过程中被损坏。它有两种工作 7 状态，即低态
和高态。在低态时，驱动器的静态输出端的工作电压 Vol 变动范围为 0～０．3V，且接有一
个 15kΩ的接地负载。处于差分的高态和低态之间的输出电压变动应尽量保持平衡，以能很
好地减小信号的扭曲变形。
在任何驱动状态下，USB 设备必须能接收如图 1 所示的波形。这些波形从一个输出阻抗
为 3PΩ的电压源直接进入每一个 USB 数据口。
下面我们将分别对 USB 高速驱动器和低速驱动器的特性作一个介绍.
高速驱动器特性
一个高速 USB 设备的连接是通过阻抗为 90Ω±15%，最大单路时延为 26ns 的屏蔽双
绞线电缆进行的，其到达的最大速率为 12Mb/s，并且每个驱动器的阻抗必须在 28Ω～44Ω
之间。图 2 描述了高速驱动器的信号波形。
低速驱动器特性
一个低速 USB 设备在插口端必须要有一个带有串行 A 口连接器的可控制电缆，其速率
为 1.5Mb/s。当电缆与设备相连时，在 D+/D-线上必须要有一个 200～450PF 的单终端电容器。
低速电缆的传播时延必须小于 18ns，从而保证信号响在其上升沿或下降沿的第一个中点处
产生，以允许电缆与一块电容器相连。图 3 列出了低速驱器的信号波形。
图 4 和图 5分别列出了高速和低速 USB设备在集线器的终端位置及其所连的功能设
备。从图我们可以看出在电缆的下形端的电阻 Rpu 在两图中的连接位置是不同的：
设置估价
靠近设备的 USB 连接器上的 D+或 D_插
口
USB 设
备
由于 USB 设备上的输入保护设备可能互相排斥，因此当观察数据的输
入端口时，可能发现由电压生成器产生的信号波形可能会变形。
图 1 USB 信号发送的最大输出波形
