2024年6月6日发(作者：止布)
USB线缆结构以及差分阻抗要求
USB 2.0数据线的结构如下：
其中，两根电源线（Vcc、GND）直径较粗，而数据线则相对
较细。外层的铝箔和编织网只在质量较好的USB线里面才
有，用于增加线缆的强度并起到电磁屏蔽的作用，一般是与
GND相连的。
USB 3.0数据线的结构如下：
USB3.0关键信号总共8根，一对兼容USB2.0的差分信号，
2对超高速差分信号，分别是发送差分对和接收差分对，如下
图。UTP用于传输USB 2.0信号，另外两对屏蔽双绞线SDP
用于超高速信号。
USB 3.0的导线数量较多，但基本结构与USB 2.0是相同
的。需要注意的是USB 3.0的数据线数量比较多，并且数据
线传输的信号也是频率很高的信号，因此很多线缆加强了屏蔽
（图中这个就是，可以看到有两组数据线拥有独立的屏蔽
层）。
USB3.0的线缆和连接器同样是要做差分阻抗的。
线缆的差分阻抗要求是90Ω±5Ω。
匹配连接器的差分对阻抗要求90Ω±10Ω。
由于USB 3.0的速度达到了5.0Gbps，串行接口的时钟频率
已经相当高。目前只有6Gbps的SATA和SAS硬盘接口以及
PCI-E 2.0/3.0总线的频率能够与之匹敌，而这些都是主要用
于机箱内部的互连（SAS也可以用在外部，PCI-E则很少），
USB 3.0却是连接在主机和外设之间。为了保证信号的完整
性，对控制器和线缆提出了更加严格的要求。由于USB 3.0
和2.0的速度相差10倍以上，再加上还有键盘/鼠标这样的
USB 1.x低速外设的拖累，为了保持向下的兼容性USB 3.0采
用了双总线架构（如上图）。即在主机、Hub（集线器）、
设备和线缆方面全部保留Non-SuperSpeed（USB 2.0）部
分模块，在此基础上增加SuperSpeed（USB 3.0）功能模
块。这样做可以说是一种折中的办法，虽然增加了一部分成
本，但是却很好的解决了兼容性的问题。
USB 3.0线缆结构示意图
从上表我们看到，USB 3.0除了在数据速度上提升到5Gbps
之外，其传输界面也由USB 2.0的半双工（同一时间只能向
一个方向传输数据）改为使用双重单工设计，这一点从上面的
线缆图就已经能看出来。“双重单工”（Dual-simplex）与
我们常说的全双工（Full-Duplex）技术相类似，二者区别在
于双重单工的每对线缆都拥有它自己的接地，而全双工则使用
一条公共的地线，双重单工连接可以达到更高的速度和更好的
信号质量。这样看来PCI Express总线严格的说应该也属于双
重单工连接。
2024年6月6日发(作者：止布)
USB线缆结构以及差分阻抗要求
USB 2.0数据线的结构如下：
其中，两根电源线（Vcc、GND）直径较粗，而数据线则相对
较细。外层的铝箔和编织网只在质量较好的USB线里面才
有，用于增加线缆的强度并起到电磁屏蔽的作用，一般是与
GND相连的。
USB 3.0数据线的结构如下：
USB3.0关键信号总共8根，一对兼容USB2.0的差分信号，
2对超高速差分信号，分别是发送差分对和接收差分对，如下
图。UTP用于传输USB 2.0信号，另外两对屏蔽双绞线SDP
用于超高速信号。
USB 3.0的导线数量较多，但基本结构与USB 2.0是相同
的。需要注意的是USB 3.0的数据线数量比较多，并且数据
线传输的信号也是频率很高的信号，因此很多线缆加强了屏蔽
（图中这个就是，可以看到有两组数据线拥有独立的屏蔽
层）。
USB3.0的线缆和连接器同样是要做差分阻抗的。
线缆的差分阻抗要求是90Ω±5Ω。
匹配连接器的差分对阻抗要求90Ω±10Ω。
由于USB 3.0的速度达到了5.0Gbps，串行接口的时钟频率
已经相当高。目前只有6Gbps的SATA和SAS硬盘接口以及
PCI-E 2.0/3.0总线的频率能够与之匹敌，而这些都是主要用
于机箱内部的互连（SAS也可以用在外部，PCI-E则很少），
USB 3.0却是连接在主机和外设之间。为了保证信号的完整
性，对控制器和线缆提出了更加严格的要求。由于USB 3.0
和2.0的速度相差10倍以上，再加上还有键盘/鼠标这样的
USB 1.x低速外设的拖累，为了保持向下的兼容性USB 3.0采
用了双总线架构（如上图）。即在主机、Hub（集线器）、
设备和线缆方面全部保留Non-SuperSpeed（USB 2.0）部
分模块，在此基础上增加SuperSpeed（USB 3.0）功能模
块。这样做可以说是一种折中的办法，虽然增加了一部分成
本，但是却很好的解决了兼容性的问题。
USB 3.0线缆结构示意图
从上表我们看到，USB 3.0除了在数据速度上提升到5Gbps
之外，其传输界面也由USB 2.0的半双工（同一时间只能向
一个方向传输数据）改为使用双重单工设计，这一点从上面的
线缆图就已经能看出来。“双重单工”（Dual-simplex）与
我们常说的全双工（Full-Duplex）技术相类似，二者区别在
于双重单工的每对线缆都拥有它自己的接地，而全双工则使用
一条公共的地线，双重单工连接可以达到更高的速度和更好的
信号质量。这样看来PCI Express总线严格的说应该也属于双
重单工连接。