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PCB设计教程【强化篇】——USB拓展坞原理图设计

news 来源：原创 2025/6/2 10:18:16

前言

本教程基于B站Expert电子实验室的PCB设计教学的整理，为个人学习记录，旨在帮助PCB设计新手入门。所有内容仅作学习交流使用，无任何商业目的。若涉及侵权，请随时联系，将会立即处理

前言

一、新建工程与元件选型

二、外围电路设计与连接

电源与滤波电路：

信号传输电路：

状态指示与保护：

三、原理图整理与验证

布局优化：

电气规则检查（DRC）：

四、后续设计规划

创建工程：在立创 EDA 专业版中新建工程，命名为 “USB 拓展坞”，同步创建原理图与 PCB 文件。
核心元件放置：
- SL2.1A 芯片：作为 USB2.0 集线器主控，实现 “一转四” 功能，需参考数据手册示例电路连接引脚。
- Type C 接口（16pin）：上行接口连接电脑，需连接 USB 差分信号（DP/DN）、电源（Vbus/GND）及 CC 引脚（接 5.1KΩ 下拉电阻）。
- USB Type A 母座（4 个）：下行接口扩展 USB 设备，采用短款封装缩小体积，每个接口含 VCC、GND、DP、DM 引脚。

电源与滤波电路：
- 输入电源：Type C 的 Vbus 引脚接入 5V 电源，串联 1.5A 快恢复保险丝防止短路，并联 10μF+0.1μF 电容滤波。
- 芯片供电：SL2.1A 的 VD 引脚接 5V 电源，并联 0.1μF 去耦电容；每个 Type A 接口的 VCC 引脚旁并联 10μF+0.1μF 电容滤波。
信号传输电路：
- 差分信号连接：
  - Type C 的 DP/DN 引脚对称连接至 SL2.1A 的 DP/DM 引脚（9/10 脚）。
  - SL2.1A 的 1-8 号引脚分别连接 4 个 Type A 接口的 DP/DM 引脚，确保信号一一对应。
- 晶振电路：SL2.1A 的 15/16 脚（XIN/XOUT）接入 12MHz 贴片晶振，稳定芯片工作频率。
状态指示与保护：
- LED 指示灯：通过 2K 电阻连接 5V 电源与 GND，绿色 LED 显示设备工作状态。
- CC 引脚处理：Type C 的 CC1/CC2 引脚接 5.1KΩ 电阻下拉接地，禁用快充功能。

布局优化：
- 模块化排列：Type C 接口（左上）、电源电路（右上）、SL2.1A 芯片（中右）、Type A 接口（左下）分区布局，确保走线紧凑美观。
- 标注说明：添加中文注释，区分 Type C 电路、电源指示、主控芯片、Type A 接口等模块。
电气规则检查（DRC）：
- 执行 DRC 检查，确保无电气连接错误或警告，重点验证差分信号网络、电源路径及元件引脚对应关系。