Usb連接裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種USB連接裝置，包括USB線材主體、位于該USB線材主體兩端的第一USB連接頭和第二USB連接頭，以及位于其中一個USB連接頭中或USB線材主體中的USB中繼器芯片；所述USB中繼器芯片包括上游端口和多個下游端口，所述第一USB連接頭焊接所述USB中繼器芯片的上游端口，USB中繼器芯片的下游端口其中之一連接USB線材主體；USB線材主體的另一端焊接第二USB連接頭；本實用新型提供的USB連接裝置，增加了傳輸距離、穩(wěn)定了傳輸信號，方便使用且不影響布線。
【專利說明】USB連接裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及數(shù)據(jù)通訊【技術領域】，特別是指一種USB連接裝置。

【背景技術】
[0002]USB的工作電壓為5V，當導線長度增加時，由于導線自身的電阻和所受的干擾隨之變大，信號的強度也會相應降低。因此，USB1.1的最大線纜長度為3米，USB2.0的最大線纜長度為5米。例如，當電子白板或觸摸大屏使用USB協(xié)議傳輸時，一旦導線距離超過7.5米，就會出現(xiàn)通訊不穩(wěn)定現(xiàn)象，有時甚至會引起通訊中斷。為了適應不同的應用環(huán)境，實踐上通常使用USB hub來達到延長線纜長度的目的。但是，限于傳輸線路的物理特性和USB協(xié)議的相關規(guī)定(USB設備和集線器之間的距離不能超過5m)，一條傳輸鏈上最多只能使用5個hub。超過這個限度，就需要使用USB延長器(USB Extender)并配用CAT5類線纜進行解決。
[0003]在新型電教產(chǎn)品比如交互式電子白板和觸摸大屏的應用中，開發(fā)一種低廉、好用的USB連接器勢在必行。
實用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實用新型的目的在于提出一種USB連接裝置，增加了傳輸距離、穩(wěn)定了傳輸信號，方便使用且不影響布線。
[0005]基于上述目的本實用新型提供的USB連接裝置，包括USB線材主體、位于該USB線材主體兩端的第一 USB連接頭和第二 USB連接頭，以及位于其中一個USB連接頭中的USB中繼器芯片；
[0006]所述USB中繼器芯片包括上游端口和多個下游端口，所述第一 USB連接頭焊接所述USB中繼器芯片的上游端口，USB中繼器芯片的下游端口其中之一連接USB線材主體；USB線材主體的另一端焊接第二 USB連接頭。
[0007]在一些實施方式中，USB連接頭和USB中繼器芯片為注塑式一體成型；所述USB中繼器芯片采用Fel.1S系列中繼器。
[0008]在一些實施方式中，所述USB中繼器芯片的上游端口數(shù)據(jù)正引腳和上游端口數(shù)據(jù)負引腳分別連接第一 USB連接頭的數(shù)據(jù)正引腳和數(shù)據(jù)負引腳，所述第一 USB連接頭引入的5V電壓經(jīng)其電源正5V引腳輸出到USB中繼器芯片的5V電壓輸入引腳以及第二 USB連接頭的電源正5V引腳；所述USB中繼器芯片的第三下游端口數(shù)據(jù)正引腳和第三下游端口數(shù)據(jù)負引腳分別連接第二 USB連接頭的數(shù)據(jù)正引腳和數(shù)據(jù)負引腳。
[0009]在一些實施方式中，所述5V電壓經(jīng)過USB中繼器芯片內(nèi)部的低壓差線性穩(wěn)壓器降壓后從USB中繼器芯片的3.3V電壓輸出引腳輸出3.3V電壓，所述3.3V電壓輸入到USB中繼器芯片的3.3V電壓輸入引腳并經(jīng)USB中繼器芯片內(nèi)部的低壓差線性穩(wěn)壓器降壓后從USB中繼器芯片的1.8V電壓輸出引腳輸出1.8V電壓，所述1.8V電壓再輸入到USB中繼器芯片的1.8V電壓輸入引腳；所述3.3V電壓還分別經(jīng)過第五電阻和第六電阻輸入到USB中繼器芯片的外部重置引腳和總線電壓指示引腳。
[0010]在一些實施方式中，所述5V電壓分別經(jīng)第二電容和串聯(lián)的第二電阻與第三電阻接地，同時經(jīng)第二電阻輸入到USB中繼器芯片的上游端口總線電壓監(jiān)控引腳；所述USB中繼器芯片的3.3V電壓輸出引腳、3.3V電壓輸入引腳、1.8V電壓輸出引腳、1.8V電壓輸入引腳分別經(jīng)第十電容、第六電容、第七電容、第五電容接地；所述USB中繼器芯片的晶振輸入引腳和晶振輸出引腳分別經(jīng)第八電容和第九電容接地，且晶振輸入引腳和晶振輸出引腳之間連接有并聯(lián)的晶體振蕩器和第一電阻；所述第一 USB連接頭的電源正5V引腳和第二 USB連接頭的電源正5V引腳分別經(jīng)第一電容和第四電容接地。
[0011]本實用新型的另一方面還提供了一種USB連接裝置，包括USB線材主體、位于該USB線材主體兩端的第一 USB連接頭和第二 USB連接頭，以及位于USB線材主體中的USB中繼器芯片；
[0012]所述USB線材主體包括第一 USB線材主體和第二 USB線材主體，所述USB中繼器芯片包括上游端口和多個下游端口，所述第一 USB連接頭焊接第一 USB線材主體的一端，所述第一 USB線材主體的另一端焊接所述USB中繼器芯片的上游端口，USB中繼器芯片的下游端口其中之一連接第二 USB線材主體的一端；第二 USB線材主體的另一端焊接第二 USB連接頭。
[0013]從上面所述可以看出，本實用新型提供的USB連接裝置，通過在USB連接裝置中增加一個中轉信號的USB中繼器芯片，提供了一種傳輸距離可以達到7.5米至10米左右的USB連接器；進一步的，將USB中繼器芯片直接集成在USB連接頭上，既可以增加傳輸距離，穩(wěn)定傳輸?shù)男盘?，同時該集成了 USB中繼器芯片的USB連接頭只比常規(guī)的USB連接頭稍大，又可以使產(chǎn)品的外觀小巧、精致，方便使用且不影響布線。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型提供的USB連接裝置的實施例的部分外觀結構示意圖；
[0015]圖2為本實用新型提供的USB連接裝置的實施例的內(nèi)部電路結構示意圖；
[0016]圖3為本實用新型提供的USB連接裝置的實施例中USB中繼器芯片上位端口與USB連接頭引腳連接的電路結構示意圖。

【具體實施方式】
[0017]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。
[0018]需要說明的是，本實用新型實施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是為了區(qū)分兩個相同名稱非相同的實體或者非相同的參量，可見“第一” “第二”僅為了表述的方便，不應理解為對本實用新型實施例的限定，后續(xù)實施例對此不再一一說明。
[0019]參照附圖1，為本實用新型提供的USB連接裝置的實施例的部分外觀結構示意圖。
[0020]所述USB連接裝置100，包括USB線材主體101、位于該USB線材主體101兩端的第一 USB連接頭102和第二 USB連接頭(未示出)，以及位于其中一個USB連接頭中；
[0021]所述USB中繼器芯片包括上游端口和多個下游端口，所述第一 USB連接頭102焊接所述USB中繼器芯片的上游端口，USB中繼器芯片的下游端口其中之一連接USB線材主體101 ；USB線材主體101的另一端焊接第二 USB連接頭(USB線材主體101焊接在USB中繼器芯片的對應引腳上)。
[0022]在一些實施方式中，USB連接頭和USB中繼器芯片為注塑式一體成型；所述USB中繼器芯片采用Fel.1S系列中繼器。
[0023]所述USB連接裝置100優(yōu)選為觸摸式電子白板和交互式液晶平板專用的USB連接器。
[0024]所述Fel.1S系列中繼器優(yōu)選為基于中國臺灣湯銘公司Fel.1S系列中繼器的USB連接器，該中繼器采用MultiTRAK多重交易轉譯器(MTT)技術傳送數(shù)據(jù)，共提供一個上位端口和四個下位端口 ；每一個USB端口獨享帶寬，啟動時不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁堵和速度下降。此夕卜，該系列控制芯片還具備10米以上的信號驅動強度以及LED信號燈指示功能。本實施例中僅僅使用該中繼器芯片的上位端口和一個下位端口，借助于中繼器芯片的放大、整形功能，延長信號的傳輸距離。
[0025]Fel.1s是高性能，低功耗和高性價比等特點的USB2.04port HUB chip，支援熱插拔功能。FEl.1S是用于USB2.0HUB的主控1C，提供4個USB Port,具備高性能、低功耗、低成本的特點。采用STT數(shù)據(jù)傳輸架構，有良好的數(shù)據(jù)交換能力，通過USB-1F認證，EMI及ESD性能良好。具有Self-Power供電模式時過流保護功能，支持數(shù)據(jù)傳輸時4個LED燈指示，提供定制PID/VID的功能。內(nèi)置3.3V與1.8V LDO (低壓差線性穩(wěn)壓器)，外圍線路精簡，采用SS0P28封裝。
[0026]其中，USB連接頭(亦即USB接口 ) 一般包括電源正5V引腳VCC、數(shù)據(jù)正引腳D+、數(shù)據(jù)負引腳D-和信號地引腳GND，四個引腳，電源正5V引腳VCC為電源線，數(shù)據(jù)正負引腳D+/D-傳遞數(shù)據(jù)，信號地引腳GND接地。
[0027]進一步的，參照附圖2和附圖3，分別為本實用新型提供的USB連接裝置的實施例的內(nèi)部電路結構示意圖以及USB中繼器芯片上位端口與USB連接頭引腳連接的電路結構示意圖。
[0028]所述USB中繼器芯片Ul的上游端口數(shù)據(jù)正引腳DPU和上游端口數(shù)據(jù)負引腳DPM分別連接第一 USB連接頭USB1(亦即圖1中的第一 USB連接頭102)的數(shù)據(jù)正引腳D+和數(shù)據(jù)負引腳D-，所述第一 USB連接頭USBl引入的5V電壓VCC5經(jīng)其電源正5V引腳VCC輸出到USB中繼器芯片Ul的5V電壓輸入引腳VDD5以及第二 USB連接頭J2的電源正5V引腳I ;所述USB中繼器芯片Ul的第三下游端口數(shù)據(jù)正引腳DP3和第三下游端口數(shù)據(jù)負引腳DM3分別連接第二 USB連接頭J2的數(shù)據(jù)正引腳2和數(shù)據(jù)負引腳3。
[0029]可選的，所述5V電壓VCC5經(jīng)過USB中繼器芯片Ul內(nèi)部的低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)降壓后從USB中繼器芯片Ul的3.3V電壓輸出引腳VD33-0輸出3.3V電壓VCC_3.3V，所述
3.3V電壓VCC_3.3V輸入到USB中繼器芯片Ul的3.3V電壓輸入引腳VD33并經(jīng)USB中繼器芯片Ul內(nèi)部的低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)降壓后從USB中繼器芯片Ul的1.8V電壓輸出引腳VD18-0輸出1.8V電壓VCC_1.8V，所述1.8V電壓VCC_1.8V再輸入到USB中繼器芯片Ul的1.8V電壓輸入引腳VD18 ;所述3.3V電壓VCC_3.3V還分別經(jīng)過第五電阻R5和第六電阻R6輸入到USB中繼器芯片Ul的外部重置引腳XRSTJ和總線電壓指示引腳BUSJ。
[0030]較佳的，所述5V電壓VCC5分別經(jīng)第二電容C2和串聯(lián)的第二電阻R2與第三電阻R3接地，同時經(jīng)第二電阻R2輸入到USB中繼器芯片Ul的上游端口總線電壓監(jiān)控引腳VBUSM ；所述USB中繼器芯片Ul的3.3V電壓輸出引腳VD33-0、3.3V電壓輸入引腳VD33、1.8V電壓輸出引腳VD18-0、1.8V電壓輸入引腳VD18分別經(jīng)第十電容C10、第六電容C6、第七電容C7、第五電容C5接地；所述USB中繼器芯片Ul的晶振輸入引腳XIN和晶振輸出引腳XOUT分別經(jīng)第八電容C8和第九電容C9接地，且晶振輸入引腳XIN和晶振輸出引腳XOUT之間連接有并聯(lián)的晶體振蕩器Yl和第一電阻Rl ;所述第一 USB連接頭USBl的電源正5V引腳VCC和第二 USB連接頭的電源正5V引腳I分別經(jīng)第一電容Cl和第四電容C4接地。
[0031]其中，第一電容Cl和第四電容C4的電容值均為47 μ F，第十電容ClO和第五電容C5的電容值均為0.1 μ F，第六電容C6和第七電容C7的電容值均為10 μ F，第八電容C8和第九電容C9的電容值均為20pF或不做定義，第一電阻Rl的電阻值為1ΜΩ，第二電阻R2的電阻值為47ΚΩ，第三電阻R3、第五電阻R5和第六電阻R6的電阻值均為100K Ω，第七電阻R7的電阻值為2.7ΚΩ。
[0032]工作時，USB中繼器芯片Ul通過第一 USB連接頭USBl的電源正5V引腳VCC(引腳I)取電，上游端口和焊接有USB線材主體的下游端口始終處于啟用狀態(tài)。由于只有一個下游端口處于使能狀態(tài)，其他的三個下游端口均處于“無連接狀態(tài)”，本實施例中的USB中繼器芯片Ul只用來傳遞數(shù)據(jù)信號，不用來傳遞針對下游端口的各種控制信號；相應地，其工作狀態(tài)可分為空閑、上行通訊和下行通訊三種:空閑時，其不進行任何USB數(shù)據(jù)傳輸，兩個端口都處于等待狀態(tài)；當有數(shù)據(jù)包傳來時，無論是上行通訊(將數(shù)據(jù)由下位端口傳送至上位端口)還是下行通訊(和上行通訊相反)，上游端口和下游端口之間的通訊方式都是一對一的一一這與中繼器的傳統(tǒng)用途中，上行通訊一對一，下行一對多有所不同。
[0033]本優(yōu)選實施例采用FES1.1作為中繼器電路，實踐上也可以采用其他諸如AlcorMicro 公司的 AU9254，Atmel 公司的 AT43301，Genesys Logic 公司的 GL650USB、GL651USB，Motorola公司的MC141555、MC141556以及TI公司的USB系列中繼器/重復定位器等系列產(chǎn)品實現(xiàn)本新型的技術方案并取得相應的技術效果。
[0034]除了上述實施例之外，本實用新型的USB連接裝置還可以采用以下實施方式:
[0035]一種USB連接裝置，包括USB線材主體、位于該USB線材主體兩端的第一 USB連接頭和第二 USB連接頭(未示出)，以及位于USB線材主體中的USB中繼器芯片；所述USB線材主體包括第一 USB線材主體和第二 USB線材主體，所述USB中繼器芯片包括上游端口和多個下游端口，所述第一 USB連接頭焊接第一 USB線材主體的一端，所述第一 USB線材主體的另一端焊接所述USB中繼器芯片的上游端口，USB中繼器芯片的下游端口其中之一連接第二 USB線材主體的一端；第二 USB線材主體的另一端焊接第二 USB連接頭(USB線材主體101焊接在USB中繼器芯片的對應引腳上)。
[0036]這種方案同樣能實現(xiàn)增加傳輸距離、穩(wěn)定信號的目的。
[0037]從上面所述可以看出，本實用新型提供的USB連接裝置，通過在USB連接裝置中增加一個中轉信號的USB中繼器芯片，提供了一種傳輸距離可以達到7.5米至10米左右的USB連接器；進一步的，將USB中繼器芯片直接集成在USB連接頭上，既可以增加傳輸距離，穩(wěn)定傳輸?shù)男盘?，同時該集成了 USB中繼器芯片的USB連接頭只比常規(guī)的USB連接頭稍大，又可以使產(chǎn)品的外觀小巧、精致，方便使用且不影響布線。
[0038]所屬領域的普通技術人員應當理解:以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種USB連接裝置，其特征在于，包括USB線材主體、位于該USB線材主體兩端的第一 USB連接頭和第二 USB連接頭，以及位于其中一個USB連接頭中的USB中繼器芯片； 所述USB中繼器芯片包括上游端口和多個下游端口，所述第一 USB連接頭焊接所述USB中繼器芯片的上游端口，USB中繼器芯片的下游端口其中之一連接USB線材主體;USB線材主體的另一端焊接第二 USB連接頭。
2.根據(jù)權利要求1所述的USB連接裝置，其特征在于，USB連接頭和USB中繼器芯片為注塑式一體成型；所述USB中繼器芯片采用Fel.1S系列中繼器。
3.根據(jù)權利要求2所述的USB連接裝置，其特征在于，所述USB中繼器芯片的上游端口數(shù)據(jù)正引腳和上游端口數(shù)據(jù)負引腳分別連接第一 USB連接頭的數(shù)據(jù)正引腳和數(shù)據(jù)負引腳，所述第一 USB連接頭引入的5V電壓經(jīng)其電源正5V引腳輸出到USB中繼器芯片的5V電壓輸入引腳以及第二 USB連接頭的電源正5V引腳；所述USB中繼器芯片的第三下游端口數(shù)據(jù)正引腳和第三下游端口數(shù)據(jù)負引腳分別連接第二 USB連接頭的數(shù)據(jù)正引腳和數(shù)據(jù)負引腳。
4.根據(jù)權利要求3所述的USB連接裝置，其特征在于，所述5V電壓經(jīng)過USB中繼器芯片內(nèi)部的低壓差線性穩(wěn)壓器降壓后從USB中繼器芯片的3.3V電壓輸出引腳輸出3.3V電壓，所述3.3V電壓輸入到USB中繼器芯片的3.3V電壓輸入引腳并經(jīng)USB中繼器芯片內(nèi)部的低壓差線性穩(wěn)壓器降壓后從USB中繼器芯片的1.8V電壓輸出引腳輸出1.8V電壓，所述1.8V電壓再輸入到USB中繼器芯片的1.8V電壓輸入引腳；所述3.3V電壓還分別經(jīng)過第五電阻和第六電阻輸入到USB中繼器芯片的外部重置引腳和總線電壓指示引腳。
5.根據(jù)權利要求4所述的USB連接裝置，其特征在于，所述5V電壓分別經(jīng)第二電容和串聯(lián)的第二電阻與第三電阻接地，同時經(jīng)第二電阻輸入到USB中繼器芯片的上游端口總線電壓監(jiān)控引腳；所述USB中繼器芯片的3.3V電壓輸出引腳、3.3V電壓輸入引腳、1.8V電壓輸出引腳、1.8V電壓輸入引腳分別經(jīng)第十電容、第六電容、第七電容、第五電容接地；所述USB中繼器芯片的晶振輸入引腳和晶振輸出引腳分別經(jīng)第八電容和第九電容接地，且晶振輸入引腳和晶振輸出引腳之間連接有并聯(lián)的晶體振蕩器和第一電阻；所述第一 USB連接頭的電源正5V引腳和第二 USB連接頭的電源正5V引腳分別經(jīng)第一電容和第四電容接地。
6.一種USB連接裝置，其特征在于，包括USB線材主體、位于該USB線材主體兩端的第一 USB連接頭和第二 USB連接頭，以及位于USB線材主體中的USB中繼器芯片； 所述USB線材主體包括第一 USB線材主體和第二 USB線材主體，所述USB中繼器芯片包括上游端口和多個下游端口，所述第一 USB連接頭焊接第一 USB線材主體的一端，所述第一 USB線材主體的另一端焊接所述USB中繼器芯片的上游端口，USB中繼器芯片的下游端口其中之一連接第二 USB線材主體的一端；第二 USB線材主體的另一端焊接第二 USB連接頭。
【文檔編號】H01R13/66GK204230563SQ201420736207
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權日:2014年11月28日
【發(fā)明者】向微 申請人:鴻合科技有限公司