USB에 Vcc = 5V 및 high = 3.3V가있는 이유는 무엇입니까?
답변:
저속 USB의 데이터 라인은 트랜스미터에 대해 다음 특성의 차동 신호 전압을 갖습니다.
저속 및 전속 장치에서 차동 '1'은 15K 옴 저항을 접지로 끌어 당겨 D +를 2.8V 이상, 1.5V 저항을 3.6V로 끌어 당겨 0.3V 미만으로 끌어 당겨 전송합니다. 반면 차동 '0'은 동일한 풀다운 / 업 저항을 사용하여 2.8V보다 큰 D +와 0.3V보다 작은 D +입니다.
그리고 수신기의 사양은 다음과 같습니다.
수신기는 차동 '1'을 D-보다 큰 D + 200mV로 정의하고 차동 '0'을 D-보다 작은 D + 200mV로 정의합니다.
여기 에서 가져온 정보 는 3V6이라고 표시된 곳에서 실제로 3V3을 의미합니다.
고속 USB 시스템의 경우 전압 레벨이 더 작습니다.-
송신 로직 레벨은 5V 또는 3V3 로직 시스템과는 전혀 관련이 없습니다. 전원 공급 장치는 5V 및 3V3 시스템과의 호환성을 상당히 쉽게하는 일반 전원 공급 장치 일뿐입니다.
전압이 높을수록 장치의 전압 강하를 보상 할 수 있습니다. USB가 3.3v 인 경우 케이블이 길고 드롭이 0.5v 인 불량 커넥터가있는 경우 장치는 2.8v에서만 실행됩니다. 전압이 5v 인 경우에도 4.5v를 사용할 수 있으며 LDO 전압 레귤레이터를 실행하기에 충분합니다.
전원 핀의 5V 전압은 전원이 필요한 장치의 전원 공급 장치 일뿐입니다. 당시 USB는 5V 및 3.3V 장치가 모두 도입되었으며 두 시스템을 모두 지원하는 것이 목표였습니다. 3.3V 대신 5V를 전원 공급 장치 전압으로 사용하면 두 가지 장점이 있습니다.
- 동일한 공급 전류에서 더 높은 전압을 사용하는 더 높은 전력 (예 : 외부 HDD)이 필요한 장치의 경우 더 많은 전력을 생성합니다. 공급 전압으로 3.3V를 사용하고 전류를 증가시키는 것은 전송하기 위해 더 두꺼운 와이어가 필요하기 때문에 똑같이 좋지 않습니다.
- 3.3V 저전력 장치의 경우 vica보다 간단한 LDO를 사용하여 5V에서 3.3V를 훨씬 더 간단하고 저렴하며 효율적으로 조절할 수 있습니다. 후자는보다 복잡한 스위치 모드 부스트 컨버터를 필요로한다.
데이터 핀의 경우도 3.3V 및 5V 장치를 가능한 한 간단하게 지원하기위한 것입니다. 5V 장치의 입력 / 출력은 최대 3.3V를 해석하고 출력하도록 설계 될 수 있습니다. 높은 수준으로. 수십 년 전의 TTL 표준은 이미 2.4V 만 높은 수준으로 요구했기 때문에 이론적으로 3.3V와 호환됩니다 (입력).
반대로 데이터 버스가 5V 레벨에서 작동하도록 선택한 경우 3.3V 장치에 문제가 발생할 수 있습니다. 입력을 5V 허용 오차로 쉽게 만들 수 있지만 출력시 단일 공급 전압을 사용하여 5V를 출력 할 수 없습니다. 레벨 시프터 (내장 또는 외부)와 두 공급 전압이 필요합니다. 특히 USB와 같은 양방향 버스에서는 이전보다 더 복잡합니다.
차동 버스의 전압 레벨을 결정할 때 가장 중요한 요소는 전력 소비입니다. 전압 / 비트 속도가 높을수록 전력 소비가 높아집니다 (독자에게는 분명합니다). 특히 초고속 신호 또는 여러로드 지점이있는 경우 전력 소비가 증폭됩니다. 다른 방향에서 같은 문제를 생각하면 드라이버 관점에서 볼 때 높은 전압 레벨을 달성하기가 더 어려워 전송 속도가 제한됩니다. USB를 포함하여 많은 최신 버스에서 사용되는 전류 모드 구동 (속도 보장)은 데이터 라인에서보다 낮은 전압 스윙을 허용합니다.
다시 말해, 반사 또는 신호 결함으로 인해 오버 슈트 / 언더 슈트가 발생합니다. 이미 버스에 본질적으로 높은 전압이있는 경우 장치에서 중첩 된 (및 더 높은 전력) 과도 전류를 허용하지 않을 수 있습니다. 그 힘은 또한 헛된 것입니다. 이 현상의 극단적 인 경우는 RF 송신기에서 안테나를 분리 할 때입니다. 송신기에 충분한 전원이 공급되면 라디오가 손상 될 수 있습니다. EMI와 같은 다른 요소도 고려할 수 있습니다. 종단에서 소산 된 열은 어떻습니까? 주어진 Z0에 대해 더 많은 전압, 더 많은 열.
그렇기 때문에 저속 / 전속 USB는 3.3V, USB 2.0 이상이 800 / 400mv 이하를 사용합니다. 일반적으로 특정 인터페이스에 적합한 최저 전압을 적용하려고합니다. 많은 고속 인터페이스 (이더넷, 캔, hdmi, pci, lvd 등)는 모두 동일한 계층에서 저전압 신호를 사용합니다.
다른 이유는 연결이 올바르게 작동하고 있다는 확신 일 수 있습니다. 더 큰 범위는 노이즈에 대해 더 강력합니다 (비트 상태를 변경하려면 더 높은 전압의 노이즈가 필요하기 때문에).