CN105808491A

CN105808491A - 带状差分线、智能设备及改善智能设备usb眼图的方法

Info

Publication number: CN105808491A
Application number: CN201610121899.1A
Authority: CN
Inventors: 刘欢欢; 解霏; 宋建文
Original assignee: Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd
Current assignee: Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2016-07-27

Abstract

本公开是关于一种带状差分线、智能设备及改善智能设备USB眼图的方法。所述带状差分线连接在处理器和USB接口之间，与所述处理器和USB接口一起布设于智能设备的PCB板卡上；所述带状差分线的阻抗为70欧姆～85欧姆，用以改善所述智能设备的USB眼图。如此方案，通过降低带状差分线阻抗的方式，减小走线的直流电阻，进而减小信号在走线上的损耗，有助于保证带状差分线所传信号的质量，有效改善USB眼图。

Description

带状差分线、智能设备及改善智能设备USB眼图的方法

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种带状差分线、智能设备及改善智能设备USB眼图的方法。

背景技术

目前，大多数智能设备都配置有USB(英文：UniversalSerialBus，中文：通用串行总线)接口，用以实现智能设备与外接设备之间的连接与通信。通常，智能设备的处理器与USB接口之间可以通过两根带状差分线D+、D-进行数据传输。

在智能设备的设计阶段和验证阶段，为了保证USB接口数据传输的稳定性，需要对USB接口进行眼图测试，用以检测两根带状差分线所传信号的质量是否满足USB标准规定。

图1是根据一示例性实施例示出的不符合标准规定的USB眼图。为了改善USB眼图，使带状差分线传输的信号质量符合标准规定，相关技术提供了如下方案：降低带状差分线的走线长度、降低线路容性负载、在发射端进行预加重、在接收端进行均衡，等等。

上述相关技术中，在不改变智能设备设计的情况下，很难降低走线长度；而线路容性负载往往由PCB板卡的叠层以及结构决定，亦很难更改；预加重和均衡等数字处理方法只适用于部分高通平台，亦不能有效改善USB眼图。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种带状差分线、智能设备及改善智能设备USB眼图的方法。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种带状差分线，连接在处理器和USB接口之间，与所述处理器和USB接口一起布设于智能设备的PCB板卡上；所述带状差分线的阻抗为70欧姆～85欧姆，用以改善所述智能设备的USB眼图。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开提供一种更具简捷性以及实用性的眼图改善方案，通过降低带状差分线阻抗的方式，减小走线的直流电阻，进而减小信号在走线上的损耗，有助于保证带状差分线所传信号的质量，实现改善USB眼图的目的。在实际应用中，可以由PCB板厂进行适应性调节，降低带状差分线的阻抗，无需改变智能设备的设计，便可有效改善USB眼图。

在本公开实施例第一方面的第一种可能的实施方式中，所述带状差分线的阻抗为80欧姆。

本实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：为了改善USB眼图，并确保本公开方案中的带状差分线与外接设备线路间的匹配，作为一种示例，可以将带状差分线的阻抗降低为80欧姆。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种智能设备，所述智能设备包括处理器和USB接口，所述处理器与所述USB接口之间通过带状差分线连接，所述带状差分线与所述处理器和USB接口一起布设于所述智能设备的PCB板卡上；所述带状差分线的阻抗为70欧姆～85欧姆，用以改善所述智能设备的USB眼图。

在本公开实施例第二方面的第一种可能的实施方式中，所述PCB板卡包括主板、软FPC板和配板，所述处理器布设于所述主板上，所述USB接口布设于所述配板上，所述主板与所述配板之间通过所述软FPC板相连。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种改善智能设备USB眼图的方法，包括：调整所述智能设备的PCB板卡上布设的带状差分线的阻抗为70欧姆～85欧姆，以改善所述智能设备的USB眼图。

在本公开实施例第三方面的第一种可能的实施方式中，调整所述带状差分线的阻抗为80欧姆。

结合本公开实施例第三方面或者第三方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，调整所述带状差分线的阻抗的方式为：增大所述带状差分线的横截面积，以调整所述带状差分线的阻抗。

结合本公开实施例第三方面或者第三方面的第一种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，调整所述带状差分线的阻抗的方式为：减小所述带状差分线的体电阻率，以调整所述带状差分线的阻抗。

结合本公开实施例第三方面或者第三方面的第一种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，调整所述带状差分线的阻抗的方式为：增大所述带状差分线的横截面积，且减小所述带状差分线的体电阻率，以调整所述带状差分线的阻抗。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的USB眼图。

图2是根据一示例性实施例示出的PCB板卡示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的改善后的USB眼图。

图4是根据一示例性实施例示出的智能设备的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的例子。

通常，在进行智能设备设计时，AP(英文：ApplicationProcessor，中文：应用处理器)布设于智能设备的上方，USB接口布设于智能设备的下方，两根带状差分线D+、D-连接在处理器和USB接口之间，且与处理器和USB接口一起布设于智能设备的PCB板卡上，实现AP应用处理器与USB接口之间的连接。

作为一种示例，可以参见图2根据一示例性实施例示出的PCB板卡示意图，包括主板101、软FPC板102和配板103，其中，处理器布设于主板上，USB接口布设于配板上，主板与配板之间通过软FPC(英文：FlexiblePrintedCircuit，中文：柔性电路)板相连，也就是说，两根带状差分线通过主板、软FPC板和配板，从AP应用处理器到达USB接口。

本公开方案中，智能设备可以是智能手机、平板电脑、PC机、笔记本电脑等具有USB接口的终端。

在实际应用中，可以通过两根带状差分线D+、D-进行数据传输，且传输的是差分信号，对应于此，接收端可以利用两根带状差分线所传信号相减得到的结果，判断传输的是0还是1。也就是说，带状差分线的传输质量会影响接收端对所传数据的判断。

考虑到PCB板卡上走线的容性负载、线路的阻抗衰竭、板卡上的过孔等等，均会对带状差分线所传信号质量产生影响，使信号质量变差。此外，软FPC板与配板之间通过插座连接，插座处的损耗很大且无法消除，亦会对信号质量产生影响。另外，为了解决快充问题，高通QC2.0充电协议要求，两根带状差分线从AP应用处理器出来之后，还会各自分支到PMIC(英文：(PowerManagementIC，中文：电源管理集成电路芯片)，用以实现PMIC充电部分的快充检测，也就是说，两根带状差分线还会产生一个T型走线，同样会对差分信号的质量产生影响。

综上所述的多种会影响差分信号质量的因素，在实际应用中大多是不可避免和消除的，为了保证数据传输的稳定性和可靠性，在智能设备的设计阶段和验证阶段，对USB接口进行眼图测试就显得尤为重要。

如果测试得到的USB眼图符合标准规定，则说明两根带状差分线所传差分信号的质量好，接收端可以根据该差分信号准确可靠的判断所传数据；如果测试得到的USB眼图不符合标准规定，例如图1所示，测试得到的USB眼图的左上角与六边形模板有重合的区域，则说明两根带状差分线所传差分信号的质量差，需要通过一定的方案来改善USB眼图。

考虑到改善USB眼图的相关技术存在的问题，本公开方案提供一种新的改善方案，该方案更具简捷性以及实用性，由PCB板厂进行适应性调节即可，无需改变智能设备的设计，便可有效改善USB眼图。

为了改善USB眼图，可以尽量减小信号在走线上的损耗，作为一种示例，可以降低走线阻抗，从而减小走线直流电阻，进而实现减小信号在走线上的损耗。同时，考虑到USB协议中规定带状差分线的阻抗为90欧姆，为了确保本公开方案中的带状差分线与外接设备线路间的匹配，可以适当降低本公开方案中带状差分线的阻抗，作为一种示例，布设于智能设备的PCB板卡上带状差分线的阻抗可以为70欧姆～85欧姆。在一种可能的实现方式中，带状差分线的阻抗可以为80欧姆。

举例来说，带状差分线的差分阻抗可以体现为如下公式：

Z_{d i f f} = 2 \times Z_{0} [1 - 0.37 \exp (- 2.9 \frac{s}{b})]

其中，Z_diff表示差分阻抗，单位为Ω；Z_o表示未耦合时的单端特性阻抗；s表示两根带状差分线的边沿间距，单位为mil；b表示带状差分线所在平面与参考地平面之间总的介质厚度。

考虑到调整难度，本公开方案选择降低Z₀，实现减小带状差分线阻抗。作为一种示例，单端特性阻抗Z₀可以体现为如下公式：

Z_{0} = \frac{83}{C_{L}} \sqrt{ϵ_{r}}

其中，C_L表示带状差分线的单位长度电容；ε_r表示介电常数，为恒定值，由PCB板卡的材质决定。

举例来说，在不改变板材的情况下，本公开方案可以通过增大C_L的方式实现降低Z₀。作为一种示例，带状差分线的单位长度电容C_L可以体现为如下公式：

C_{L} = \frac{1.4 ϵ_{r}}{l n {2.4 (\frac{b}{w})}}

其中，w表示带状差分线的线宽。

综上可知，可以通过增大两个带状差分线的线宽的方式，增大C_L，进而将带状差分线的差分阻抗调节为70欧姆～85欧姆。

与此同时，走线的直流电阻R可以体现为如下公式：

R = ρ \frac{d}{A}

其中，ρ表示带状差分线的体电阻率；d表示带状差分线的长度；A表示带状差分线的横截面积。

也就是说，本公开至少可以通过以下三种方式，减小走线的直流电阻：

方式一，适当增大带状差分线的横截面积，以此减小走线直流电阻；

方式二，适当减小带状差分线的体电阻率，以此减小走线直流电阻；

方式三，综合上述两种方式，适当增大带状差分线的横截面积，同时适当减小带状差分线的体电阻率，以此减小走线直流电阻。

如上文所做介绍，减小走线的直流电阻，便可减小信号在走线上的损耗，有助于维持差分信号在带状差分线上的传输质量，便于接收端据此正确判断所传数据是0还是1。

利用本公开方案对带状差分线进行适应性调整后，可以得到图3所示改善后的USB眼图，相对于图1所示眼图，改善后的眼图消除了重合区域，也就是说，调整后的带状差分线的差分信号质量好。

图4是根据一示例性实施例示出的一种智能设备300的框图。例如，设备300可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图4，设备300可以包括以下一个或多个组件：处理组件302，存储器304，电力组件306，多媒体组件308，音频组件310，输入/输出(I/O)的接口312，传感器组件314，以及通信组件316。

处理组件302通常控制设备300的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件302可以包括一个或多个处理器320来执行指令。此外，处理组件302可以包括一个或多个模块，便于处理组件302和其他组件之间的交互。例如，处理组件302可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件308和处理组件302之间的交互。

存储器304被配置为存储各种类型的数据以支持在设备300的操作。这些数据的示例包括用于在设备300上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器304可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电力组件306为设备300的各种组件提供电力。电力组件306可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为设备300生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件308包括在所述设备300和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件308包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当设备300处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件310被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件310包括一个麦克风(MIC)，当设备300处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器304或经由通信组件316发送。在一些实施例中，音频组件310还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口312为处理组件302和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件314包括一个或多个传感器，用于为设备300提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件314可以检测到设备300的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为设备300的显示器和小键盘，传感器组件314还可以检测设备300或设备300一个组件的位置改变，用户与设备300接触的存在或不存在，设备300方位或加速/减速和设备300的温度变化。传感器组件314可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件314还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件314还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件316被配置为便于设备300和其他设备之间有线或无线方式的通信。设备300可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件316经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件316还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，设备300可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述网络连接方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器304，上述指令可由设备300的处理器320执行。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种带状差分线，连接在处理器和USB接口之间，与所述处理器和USB接口一起布设于智能设备的PCB板卡上，其特征在于，

所述带状差分线的阻抗为70欧姆～85欧姆，用以改善所述智能设备的USB眼图。

2.根据权利要求1所述的带状差分线，其特征在于，所述带状差分线的阻抗为80欧姆。

3.一种智能设备，其特征在于，所述智能设备包括处理器和USB接口，所述处理器与所述USB接口之间通过带状差分线连接，所述带状差分线与所述处理器和USB接口一起布设于所述智能设备的PCB板卡上；

4.根据权利要求3所述的智能设备，其特征在于，所述PCB板卡包括主板、软FPC板和配板，

所述处理器布设于所述主板上，所述USB接口布设于所述配板上，所述主板与所述配板之间通过所述软FPC板相连。

5.一种改善智能设备USB眼图的方法，其特征在于，包括：

调整所述智能设备的PCB板卡上布设的带状差分线的阻抗为70欧姆～85欧姆，以改善所述智能设备的USB眼图。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，调整所述带状差分线的阻抗为80欧姆。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，调整所述带状差分线的阻抗的方式为：

增大所述带状差分线的横截面积，以调整所述带状差分线的阻抗。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，调整所述带状差分线的阻抗的方式为：

减小所述带状差分线的体电阻率，以调整所述带状差分线的阻抗。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，调整所述带状差分线的阻抗的方式为：

增大所述带状差分线的横截面积，且减小所述带状差分线的体电阻率，以调整所述带状差分线的阻抗。