高速七端口usb集线器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及串行总线通信技术领域，公开一种高速七端口USB集线器，包括：高速FE2.1集成电路U1、ESD保护电路，所述高速FE2.1集成电路U1的输入端与USB2.0接口的信号线缆相连，且信号线缆上设置有ESD保护电路；高速FE2.1集成电路U1的testj端设置有输入信号杂波滤除电路和3.3V直流电源滤波电路，FE2.1集成电路U1的vd18-o端设置有1.8V直流电源滤波网路；高速FE2.1集成电路U1的电源控制端与电源线缆相连，高速FE2.1集成电路U1的输出端分别通过与数据分配端线缆与对应的USB2.0接口的信号线缆相连。本实用新型能够利用多样任务译码技术和状态机控制原理，配合防静电国际认证标准要求，在满足通信高品质和高速率的条件下，将一组通用串行总线USB2.0进行扩展，并提供接口给用户使用。
【专利说明】
高速七端口 USB集线器
技术领域
[0001]本实用新型涉及终端机通用串行总线通信技术领域，尤其涉及一种高速七端口USB集线器。
【背景技术】
[0002]目前通用串行总线技术广泛应用在消费类电子产品中，为人们的日常生活带来便捷，但是伴随着大数据量交换时代的到来，消费类电子产品原有通用串行总线的数量明显不足。
[0003]以金融系统为例，银行终端平台的使用过程中需要接入大量外设，如身份识别终端，密码输入终端，指纹采集终端，词条卡划卡器终端，扫描仪终端，打印机终端，无线路由终端等，这些外设均使用通用串行总线进行连接。然而银行终端平台通用串行总线资源却是有限的，在平台的使用中必然出现拔掉某根通信线缆的端口，而接入另一根通信线缆端口供其使用，这必将影响平台的使用效率，给操作平台的工作人员带来了不便。
【发明内容】
[0004]为了克服【背景技术】中的不足，本实用新型提供一种高速七端口USB集线器。
[0005]为了实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种高速七端口 USB集线器，包括:高速FE2.1集成电路Ul、ESD保护电路2、时钟源电路⑤、3.3V直流电源滤波电路⑥a、输入信号杂波滤除电路⑥b、1.8V直流电源滤波网路⑥c，所述高速FE2.1集成电路Ul的输入端与电连接串行总线的一组USB2.0接口的信号线缆相连，且信号线缆上设置有ESD保护电路2;高速FE2.1集成电路Ul的时钟端设置有时钟源电路⑤，FE2.1集成电路Ul的test j端设置有输入信号杂波滤除电路⑥b和3.3V直流电源滤波电路⑥a，FE2.1集成电路Ul的vdl8-o端设置有1.8V直流电源滤波网路⑥c;高速FE2.1集成电路Ul的电源控制端与电源线缆②相连，高速FE2.1集成电路Ul的输出端分别通过与数据分配端线缆③与对应的USB2.0接口的信号线缆相连。
[0007]一种高速七端口 USB集线器，所述数据分配端线缆③为三组:线缆③a、线缆③b、线缆③c，每组线缆分别连接两个USB2.0接口。
[0008]—种高速七端口 USB集线器，所述时钟源电路⑤是由频率为12MHz石英晶体谐振器Yl与并联接8pF的陶瓷电容C3和电容C4组成，石英晶振两端分别通过陶瓷电容C3和电容C4与电源地相连。
[0009 ] 一种高速七端口 USB集线器，所述3.3V直流电源滤波电路⑥a由电解电容E3的两端分别与FE2.1集成电路Ul的test j端、电源地相连。
[0010]一种高速七端口 USB集线器，所述输入信号杂波滤除电路⑥b由电阻R4和电容C15组成，电阻R4与电容C15的连接点与FE2.1集成电路Ul的testj端相连，电阻R4另一端与3.3V直流电源滤波电路⑥a相连，电容C15另一端与电源地相连。
[0011]由于采用如上述的技术方案，本实用新型具有如下优越性:
[0012]本实用新型能够利用多样任务译码技术和状态机控制原理，配合防静电国际认证标准要求，在满足通信高品质和高速率的条件下，将一组通用串行总线USB2.0进行扩展，并提供接口给用户使用。解决了通用串行总线端口数量不足的问题，如图1中由一组通用串行总线端口扩展为六组通用串行总线，为人们的日常生活带来便捷。以金融系统为例，银行终端平台的使用过程中需要接入大量外设均可以接入所述通用串行总线端口功能扩展设备中。保证通用串行总线端口通信质量和通信速率，提高了通用串行总线自供电能力。为操作平台的工作人员提供了方便。
【附图说明】
[0013]图1是一种通用串行总线端口扩展结构框图；
[0014]图2是高速七端口USB集线器电路图；
[0015]图3是ESD保护电路和电源分配开关及外围电路图；
[0016]图4是PRTR5V0U2X内部结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]如图2所示，一种高速七端口USB集线器，包括:高速FE2.1集成电路Ul、ESD保护电路2、时钟源电路⑤、3.3V直流电源滤波电路⑥a、输入信号杂波滤除电路⑥b、1.8V直流电源滤波网路⑥C，
[0018]所述高速FE2.1集成电路Ul的输入端与电连接串行总线的一组USB2.0接口的信号线缆相连，且信号线缆上设置有ESD保护电路2;高速FE2.1集成电路Ul的时钟端设置有时钟源电路⑤，FE2.1集成电路Ul的testj端设置有输入信号杂波滤除电路⑥b和3.3V直流电源滤波电路⑥a，FE2.1集成电路Ul的vdl8-o端设置有1.8V直流电源滤波网路⑥c;高速FE2.1集成电路Ul的电源控制端与电源线缆②相连，高速FE2.1集成电路Ul的输出端分别通过与数据分配端线缆③与对应的USB2.0接口的信号线缆相连。
[0019]所述数据分配端线缆③为三组:线缆③a、线缆③b、线缆③C，每组线缆分别连接两个 USB2.0接口。
[0020]所述时钟源电路⑤是由频率为12MHz石英晶体谐振器Yl与并联接8pF的陶瓷电容C3和电容C4组成，石英晶振两端分别通过陶瓷电容C3和电容C4与电源地相连。
[0021 ]所述3.3V直流电源滤波电路⑥a由电解电容E3的两端分别与FE2.1集成电路Ul的testj端、电源地相连。
[0022]所述输入信号杂波滤除电路⑥b由电阻R4和电容Cl5组成，电阻R4与电容Cl 5的连接点与FE2.1集成电路UI的t e s t j端相连，电阻R4另一端与3.3 V直流电源滤波电路⑥a相连，电容Cl 5另一端与电源地相连。
[0023]—种高速七端口USB集线器控制电路的工作方法，其步骤如下:
[0024]I)首先通过一组线缆将USB2.0信号接入高速FE2.1集成电路Ul;
[0025]2)由高速FE2.1集成电路Ul的控制端与电源相连；
[0026]3)在输入的一组USB2.0信号线缆与高速FE2.1集成电路Ul输入端之间增加一套静电释放单元ESD保护电路；
[0027]4)工作时，
[0028]a.—组串行总线接口 USB2.0能够将串行总线电气数据通过ESD保护电路传输至高速FE2.1集成电路Ul;
[0029]b.高速FE2.1集成电路Ul在多样任务译码技术的支持下对输入信号进行译码，利用状态机控制技术将数据通过本身若干个第二控制端的线缆③a、线缆③b、线缆③C，分配到对应的每组线缆连接的USB2.0接口 ；
[0030]当ESD保护电路2脚所在的数据线，有高于电源电压的电信号时，信号通过Dl将能量泄放到电源；
[0031]当ESD保护电路2脚所在的数据线，有低于参考点地电压的电信号时，信号通过D2将能量泄放到参考点地电压;即使ESD保护电路的4脚无电源供电；
[0032]当ESD保护电路2脚所在的数据线，有高于Dl管导通压降，+ZD击穿导通电压信号时，也会将能量通过参考点地泄放;这样就使所连接的高速数据或者高频率信号线，无论是在设备有电源或无电源的情况下，均能够起到静电释放保护ESD的作用。
[0033]如图1至4所示，上述电路构成的一种通用串行总线端口功能扩展装置，包括:高速USB2.0集线控制器1、ESD保护电路2、，所述高速USB2.0集线控制器I的输入端通过ESD保护电路2与电连接串行总线的一组USB2.0接口的信号线缆相连，高速USB2.0集线控制器I的若干数据分配端线缆③分别通过ESD保护电路2与对应的若干组USB2.0接口的信号线缆相连，所述的高速USB2.0集线控制器的若干控制端线缆②与对应的电源分配开关3输入端相连，电源分配开关3的电源端与5V直流电源线缆①相连，电源分配开关3的若干输出端分别通过供电线缆④与连接输出高速USB2.0端口的ESD保护电路2的电源端相连。即由一组USB2.0接口，将通用串行总线电气连接到高速USB2.0集线控制器，为满足ESD国际标准，在USB2.0信号输入线缆中并接由ESD保护电路，所述高速USB2.0集线控制器在多样任务译码技术的支持下对输入信号进行译码，利用状态机控制技术将数据分配到六组USB2.0通道中有需求的通道数据分配端线缆③上，同时所述的高速USB2.0集线控制器控制相应的电源分配开关动作，为对应通道提供5V直流电源，满足USB2.0协议自供电的要求，同样输出六组高速USB2.0端口，也增添有ESD保护集成电路。数据分配端线缆③由线缆③a、线缆③b、线缆③c组成。
[0034]所述高速USB2.0极线控制器，由FE2.1集成电路Ul及其外围电路组成，支持多任务译码，最大可支持六组数据传输，整个集成电路根据状态机控制原理，可降低通信延时，保证高品质、高速率、最大频率480MHz。所述的FE2.1集成芯片使用0.18um制造工艺和综合电源/时钟管理机制，可以最大限度降低整个电路功耗。
[0035]所述的FE2.1集成电路的外围电路，包括时钟源电路⑤和滤波电路⑥，所述时钟源电路⑤是由频率为12MHz石英晶体谐振器Y1、陶瓷电容C3和C4组成，石英晶体谐振器Yl两端分别对电源地，并联接8pF的陶瓷电容C3和C4;
[0036]所述滤波电路是⑥由电容和电阻组成的阻容网络够成，其中电解电容E3和E4分别组成了 3.3V直流电源的电源滤波网路⑥a和1.8V直流电源的电源滤波网路⑥c;R4和C15组成了输入信号的杂波滤除电路⑥b。
[0037]所述ESD保护电路由集成模块PRTR5V0U2X及其外围电路组成，所述集成电路D9，010，011型号为?1^1?5￥01]2乂是一款超低容值轨对轨静电放电保护二极管，能够保护两条高速数据或者高频率信号线免受静电放电和其它瞬变信号的影响，内部由两对超低容值的二极管和一个额外的瞬态抑制二极管组成，此装置可确保在没有电源供应的情况下也可实现高速信号线保护的特性。
[0038]静电释放保护ESD保护电路PRTR5V0U2X如上图所示4脚接电源，I脚接地，2脚和3脚分别接入高速数据或者高频率信号线，以2脚为例:2脚3脚功能相同，当2脚所在的数据线，有高于电源电压的电信号时，信号可以通过Dl将能量泄放到电源；当2脚所在的数据线，有低于参考点地电压的电信号时，信号可以通过D2将能量泄放到参考点地电压。即使PRTR5V0U2X的4脚没有电源供电，当2脚所在的数据线，有高于Dl管导通压降+ZD击穿导通电压信号时，也会将能量通过参考点地泄放。这样就使所连接的高速数据或者高频率信号线，无论是在设备有电源或无电源的情况下，均能够起到静电释放保护ESD的作用。
[0039 ]所述的PRTR5V0U2X集成电路的外围电路，由退耦合电路⑦a与滤波电路⑦b，如图3所示，所述滤波电路⑦b是由电解电容E12和陶瓷电容C13组成的电路网络，将输入极的无用信号滤除，从而降低对后级电路的影响。
[0040]所述电源分配开关由集成电路MIC2026和其外围电路组成，所述集成电路U4型号MIC2026是一款双通道电源分配开关，使用MOSFET开关管作为开关器件，拥有低导通电阻和快速响应的特性，并且提供短路保护，过热保护，过载保护和软启动功能，每组单通道均可支持最大连续电流500mA，可满足USB2.0通信标准电源通断能力。所述的MOSFET开关管是高边沿型快速MOSFET。
[0041]所述的MIC2026集成电路的外围电路，由滤波电路⑧和通信线阻抗匹配电路⑨组成，如图3所示，所述滤波电路⑧是由电解电容Ell和陶瓷电容C12组成的电路网络，滤除5V直流电源中的无用信号，保证MIC2026可靠工作。所述通信线缆阻抗匹配电路⑨由电阻R7构成，其并接在电源与数据线之间，当数据线为高电平时，为其提供拉电流，保证数据线高电平可靠有效。
[0042]所述的电气连接是使用印刷电路板单双面玻纤板制造工艺，将多个集成电路通过覆铜导线连接在一起，在满足基本电气特性的同时，兼顾电磁兼容，保证功能稳定。
【主权项】
1.一种高速七端口 USB集线器，其特征是:包括:高速FE2.1集成电路Ul、ESD保护电路2、时钟源电路⑤、3.3V直流电源滤波电路⑥a、输入信号杂波滤除电路⑥b、1.8V直流电源滤波网路⑥c，所述高速FE2.1集成电路Ul的输入端与电连接串行总线的一组USB2.0接口的信号线缆相连，且信号线缆上设置有ESD保护电路2;高速FE2.1集成电路Ul的时钟端设置有时钟源电路⑤，FE2.1集成电路Ul的test j端设置有输入信号杂波滤除电路⑥b和3.3V直流电源滤波电路⑥a，FE2.1集成电路Ul的vdl8-o端设置有1.8V直流电源滤波网路⑥c;高速FE2.1集成电路Ul的电源控制端与电源线缆②相连，高速FE2.1集成电路Ul的输出端分别通过与数据分配端线缆③与对应的USB2.0接口的信号线缆相连。2.根据权利要求1所述的一种高速七端口USB集线器，其特征是:所述数据分配端线缆③为三组:线缆③a、线缆③b、线缆③c，每组线缆分别连接两个USB2.0接口。3.根据权利要求1所述的一种高速七端口USB集线器，其特征是:所述时钟源电路⑤是由频率为12MHz石英晶体谐振器YI与并联接8pF的陶瓷电容C3和电容C4组成，石英晶振两端分别通过陶瓷电容C3和电容C4与电源地相连。4.根据权利要求1所述的一种高速七端口USB集线器控制电路，其特征是:所述3.3V直流电源滤波电路⑥a由电解电容E3的两端分别与FE2.1集成电路Ul的test j端、电源地相连。5.根据权利要求1所述的一种高速七端口USB集线器，其特征是:所述输入信号杂波滤除电路⑥b由电阻R4和电容Cl5组成，电阻R4与电容C15的连接点与FE2.1集成电路Ul的test j端相连，电阻R4另一端与3.3V直流电源滤波电路⑥a相连，电容C15另一端与电源地相连。
【文档编号】H03K19/0175GK205430199SQ201520749864
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年9月25日
【发明人】李乃悌, 李炎红, 周海峰, 米洛峰
【申请人】河南英飞网络技术股份有限公司