【技术大神】如何实现USB接口更远距离传输设计?

2017-08-09 技术大神活动文章
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USB接口由于技术发展时间长,技术成熟得到广泛应用。但传输速率高、频率高,导致它传输距离受限,通常最远传输5米,每加一级USB-HUB,可以延长5米,最多能加5级USB-HUB,表1是USB传输速度和距离对照表。


表1:USB传输速度和距离对照表


USB视频采集卡,就是数据卡将DV摄像机、录像机、播放机中的视频内容采集到电脑中进行制作、剪切,图1为USB视频采集卡的系统框图。视频采集卡与主机电脑通过USB传输,这个距离通常有几十米到一百多米的距离。根据上面表中的传输距离来看,是很难实现的,就算通过5级USB-HUB,也难满足要求,并且USB会产生数据信号的衰减。


图1:USB视频采集卡的系统框图


面对上述的问题,我们对各种传输进行了调研,例如USB-HUB,USB-RJ45,USB-Fiber等方案进行了比较,分别对传输距离、成本进行了比对,表2为各种传输方案的比较表。


表2:各种传输方案的比较表


USB-RJ45理论上可以传输100米,但实际上传输50米以内效果更好。而从表2可知,USB-Fiber方案是目前效果最好的。对于USB-Fiber方案,里面主要包括光模块、传输光纤等成本。根据目前项目100-200米的需求,选择了FIRECOMMSEDL301T以太网光纤收发器作为传输模块。此模块成本低、体积小,采用650nm光纤,相对来说光纤的价格也低,各方面综合考虑,此方案是最优选择。


在实际的电路设计中,需将USB2.0信号通过专用芯片转换成lvpecl信号,用于驱动光模块。因此对光模块的设计应为通用设计,在USB两端增加EDL301T模块,中间通过光纤传输,这样就可以远距离传输了。EDL301T的体积只有通常的光器件的1/6大小,PCB板设计可以做到很小。值得一提的是,该方案功耗很低,通常模块3.3V供电,需要100mA的功耗,此模块只需要30mA多的功耗,而其速率可以达到100Mbps,符合USB2.0的传输要求,图2为EDL301T的电路图。


图2: EDL301T的电路图


对于100Mbps以太网来说TX和RX差分线通常串0.1uF电容,对于1Gbps,通常差分线串0.01uF的电容。由于上述电路为LVPECL电平,LVPECL的输入是一个具有高输入阻抗的差分对,该差分对共模电压需要偏置到VCC-1.3V,这样允许的输入电平动态最大。对于LVPECL电平,我们通常用调整上下拉电阻来优化功耗,表3为LVPCL逻辑电平表。


表3:LVPCL逻辑电平表


通过上述设计,能够让USB传输100-120米,由于光纤传输损耗很小,信号传输非常稳定可靠。


在设计USB远距离传输的PCB板子时,建议采用4层板,这样对于100M传输更加稳定可靠。在滤波时,TX/RX电源最好单端滤波供电,这样对于EDL301T更加稳定,对于远距离传输也更加可靠。


作者:零点


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Firecomms EDL301T以太网光纤收发器数据手册 详情>>>


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全部评论(26

  • 没事逛荡 Lv4 资深工程师 2020-11-24
    USB接口更远距离传输设计,最上面的传输距离怎么来的..?
    • 猪哥哥回复: 这是根据数字信号传输速率以及线缆传输时受干扰等导致误码率确定的,如果你将传输速率降低,线缆阻抗好,那么你就能传很远,如果你传输速率很高,线缆阻抗质量低,那么传远了后你看眼图就是不清晰的,你的误码就会非常高,导致不能正常传输。

      查看全部1条回复

  • 没事逛荡 Lv4. 资深工程师 2020-11-24
    最上面的传输距离怎么来的...
  • 超ice Lv5. 技术专家 2018-11-29
    学习了
  • 闲云 Lv7. 资深专家 2018-11-29
    学习了
  • LiuSir Lv7. 资深专家 2018-11-28
    学习一下
  • 唉吆喂 Lv7. 资深专家 2018-11-28
    资料很不错,学习一下
  • MagicMoon Lv8 2018-11-26
    USB线长确实是问题
  • 小雨 Lv5. 技术专家 2018-11-25
    写的不错
  • dpj005 Lv7. 资深专家 2018-11-25
    这个好
  • 5454547 Lv8. 研究员 2018-11-24
    学习了
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型号- BD7673AG,DTC143TE3,SMLEN3BC8T,DTC014EM,ML7183 [J],KA2004-H05N20A,BM2LB300FJ-C,RCJ220N25,BU7295S,SML-S13UT,BU43XXG SERIES,DTC143TEB,SML-D12V□8□WT86□□□□,RSX101VYM30,BH25RB1WGUT,BD7602GUL,BD82001FVJ-LB,BD12IC0MEFJ-LB,R6002JND4,SDR,BD60A00NUX,RB238NS150,RCX160N20,SML-D12Y8W,SMLA12BN8T,BR25H128,RBE2VAM20A,BD70GA5MEFJ-LB,SML-811UT (A),BM61M41RFV-C,SML-010VT,BD9C301FJ,BU1BTD2,DTA124XM,ECO 200,BD15GC0MEFJ-LB,BM2SC123FP2-LBZ,RS3L110AT,LA-601VB/VL,RB298T100,DTC143TCA,BD18HC0MEFJ-M,BD46EXX1G-M,RSS060P05,BD71L4LG-1,BR25H160,SFR,BR25A512,BD30IC0W,RGPR20BM36HR,BD95821MUV,DTA123JKA,BD6995FV,BH76206HFV,KD2002-G0JB10A,BD8158FVM,BR24HXXX-5AC系列,SML-S13VT,RD3P175SN,BU97941FV,HS8K11,BD53XXG-2M SERIES,RQ5L015SP,BH7673G,SML-811UT (C),SML-Z14Y4T,BD52XXG-2C,BM2P10B3J-Z,BD47XXG SERIES,BD6046GUL,BU7291S,RGW60TS65HR,KDZLV SERIES,SML-Z14UT (C),BUS1DJC0GWZ,BD18HC5MEFJ-M,SML-D12Y3W,BM2P0361K-Z,SMLVN6RGBFU1 (C),LA-301EB/EL,SML-P11YT 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选型指南  -  NISSHINBO  - 2023/4/27 PDF 中文 下载

探索电子未来,东莞溪榜电子引领行业创新

溪榜电子有限公司,坐落于我国广东省东莞市,是一家专注于电子产品研发、生产和销售的专业企业,主要产品涵盖电子元器件、电子配件和电子设备等领域。作为一家技术驱动的电子公司,溪榜电子注重产品品质与创新,拥有一支经验丰富的研发团队,能为客户提供定制化的产品解决方案。在生产环节,公司依托先进的设备及严格的质量控制体系,确保产品稳定可靠。溪榜电子的产品广泛应用于消费电子、通信、汽车电子、工业控制等领域。

产品    发布时间 : 2024-09-14

长飞携特种光纤光缆、光器件与光模块、消费电子等一系列产品精彩亮相日本COMNEXT 2024

当地时间6月26-28日,COMNEXT 2024下一代通信技术展在日本东京有明国际展览中心举行。长飞光纤光缆股份有限公司(简称“长飞公司”,股票代码:601869.SH、06869.HK)重点展示了特种光纤光缆、光器件与光模块、消费电子等一系列产品,现场吸引诸多客户深入交流。长飞公司旨在通过先进的产品与解决方案,引领行业迈向更加高速、智能的通信未来。

原厂动态    发布时间 : 2024-07-04

【选型】ROHM(罗姆)传感器产品选型指南(中文)

目录- 运动传感元器件    环境传感元器件    接口元器件    无线通信    传感器控制    评估套件    R&D    薄膜压电MEMS解决方案服务    封装一览   

型号- KX003-1077,ML7436N,BU52492NUZ,BH1790GLC,BU52274NUZ,RLD84PZJ2,BU52040HFV,RLD94SAQ6,RLD94SAQ7,RLD94SAQ8,STM 429J,RLD82PZJ1,STM 300,SIR-568ST3F,ML620Q503H,RPMD-0100,BU21027MUV,TCM 310,TCM 410J,ML7414GD,ML7396DGD,RPT-38PB3F,RLD94PZJ5,KX220,BU21023GUL,BU52074GWZ,BH1680FVC,BU52472NUZ,BM1422AGMV,RLD94PZJ7,MK71251-02,MK71251-01,SIR-341 ST3F,RPR-0521RS,SIM-030ST,USB 400J,BP3580,BU52271NUZ,KX112-1042,BU21079,ML620Q504H,BH1730FVC,BU52054GWZ,STM 431J,KX127-1068,BP359B,ECO 200,BH1900NUX,BU52073GWZ,BU21077MUV,BP3599,SIR-34ST3F,BU21029MUV,RPI-352,BP3595,KXTC9,RPT-37PB3F,BP3591,BM14270MUV-LB,BU52272NUZ,BU52792GWZ,SIM-040ST,ML7411GD,BP35A1,BM1386GLV,BP35C2,BM1383AGLV,BP35C0,SIM-22ST,SIR-563ST3F,BH1603FVC,BU21025GUL,RLD94NZJ7,PTM 330,BH1620FVC,RLD94NZJ5,RPI-125,RPI-246,BU21181FS,PTM 210,RPI-121,USB 300,BH1682FVC,RPI-122,RPI-243,ML7406YGD,BDJXXX0AHFV,RLD85PZJ4,RPM-22PB,SIR-341ST3F,BU21026MUV,BP35C0-J11,ML7404GD,ML7416N,KX222-1054,BU21170,ML7345CGD,BU52075GWZ,ML7345GD,BU52098GWZ,RPI-441C1,BH1726NUC,RPI-0352E,BD9251FV,BH1749NUC,RLD85SAY8,BU21170MUV,SIR-56ST3F,BU21023MUV,BD1020HFV,RLD85SAY7,RLD82XXJ1,RLD85SAY6,BU52493NUZ,BU52078GWZ,ML62Q1000,KX124-1051,KXCJB-1041,KXTJ3-1057,BD7411G,BU52095GWZ,RPI-222,BU21182FS,BU21072MUV,KMX63-1055,KX122-1037,RPI-221,BU21078FV,RLD85NZJ4,PTM 210J,LAZURITE 920J,BU21024FV-M,RPI-0226,BU21077,BU52494NUZ,BU21078,MK71251-02B,MK71251-02A,ML630Q464,RLD84NZJ2,BU21072,ML7345DGD,ML630Q466,KMX62-1031,BU52077GWZ,BU52092GWZ,RPT-34PB3F,KX123-6000,BH1721FVC,RLD82NZJ1,BU21079F,HSM 100,BU52055GWZ,BU21029GUL,ML7344JYGD,BU21181,RPM-20PB,BU21182,STM 400J,KX224-1053,BU52072GWZ,SIM-20ST,MK71351-NNN,STM 329,BU52097GWZ,RPI-441C1E,BU21078MUV,KX126-1063,RPI-0125,STM 331,BH1792GLC,ML7066GD,PTM 430J,BU52273NUZ,ML7421GD

选型指南  -  ROHM  - Vol.3.3  - 2019年9月 PDF 中文 下载

锁定E6馆6616:科或电子即将亮相慕尼黑电子展,全面展示汽车、通信、消费电子等领域核心产品

KOHER科或电子热烈邀请您参加即将于2024年7月8日至7月10日在上海新国际博览中心举行的慕尼上海黑电子展。科或电子将全面展示公司的核心产品,包括信号线磁珠、功率线磁珠、磁胶电感和共模电感等。这些产品广泛应用于汽车、通信、消费电子等领域,具有高可靠性和优异的性能,能够满足各种复杂应用场景的需求。

原厂动态    发布时间 : 2024-07-03

【产品】这款PoE PD芯片让您的以太网系统省去独立输电线

Si3402是Silicon Labs针对PoE受电端设备推出的一款可支持IEEE 802.3标准的PoE受电端芯片,其可支持最大功耗可达12.95W。

新产品    发布时间 : 2017-03-14

通信系统采用光纤发射器HFBR-1521Z作为低速数据信号的发送,有没有相似功能的光纤发射器推荐?

推荐FT05MHNR光纤发射器,650nm波长,TTL电平,与HFBR-1521Z完全兼容,从电性能到封装都能直接替换,工业级工作环境温度‐40℃to +85 ℃。

技术问答    发布时间 : 2017-07-02

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高频多层混压PCB板快速打样/定制

可加工PCB板层数:1~30层,板材类型:单双面板/多层板/HDI盲埋孔板/高频高速板/微波射频天线板/高精度阻抗板/厚铜板/微波FR4/耐腐蚀光模块PCB等,成品尺寸:5*5cm~58*70cm; 板厚0.2~6mm。

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