USB में Vcc = 5V और उच्च = 3.3V क्यों है?


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मैं वी-यूएसबी का उपयोग करके अपने डिवाइस में यूएसबी सपोर्ट जोड़ने के बारे में सोच रहा हूं। मैं वहां और अन्य साइटों पर जो कुछ भी पढ़ता हूं, उससे लगता है कि USB केवल 3.3V डेटा पिन पर एक उच्च स्तर के रूप में है, जबकि USB द्वारा आपूर्ति की गई वोल्टेज 5V है।

उसके पीछे क्या कारण है? मुझे लगता है कि यह केवल चीजों को और अधिक जटिल बनाता है क्योंकि मुझे बोर्ड पर कई वोल्टेज के साथ काम करने की आवश्यकता है या पूरी तरह से Vcc को 3.3V तक नीचे ले जाने की आवश्यकता है।


यह एक सवाल की तरह लगता है, मेरे एसी आउटलेट में 120 वी है, मेरे डिवाइस पर डिजिटल सिग्नल केवल 3.3 वी या 1.2 वी क्यों हैं?
अले..चेन्स्की

जवाबों:


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निम्न गति USB पर डेटा लाइनों में ट्रांसमीटर के लिए निम्नलिखित विशेषता का अंतर सिग्नल वोल्टेज होता है: -

कम और पूर्ण गति वाले उपकरणों पर, एक विभेदक '1' को D + 2.8V से खींचकर 15K ओम अवरोधक के साथ जमीन पर खींचा जाता है और D- 0.3V के नीचे 1.5K ओम अवरोधक के साथ 3.6V तक खींचा जाता है। दूसरी ओर एक अंतर '0' एक D- 2.8V से अधिक है और एक D + 0.3V से कम उसी उपयुक्त पुल डाउन / अप प्रतिरोधों के साथ है।

यहां छवि विवरण दर्ज करें

और रिसीवर के लिए कल्पना है: -

रिसीवर एक अंतर को '1' के रूप में डी + 200 एमवी को डी से अधिक और अंतर को '0' के रूप में डी + 200 मीटर से कम डी को परिभाषित करता है।

यहां से ली गई जानकारी और ध्यान दें कि जहां यह 3V6 कहता है, वास्तव में इसका मतलब 3V3 है।

उच्च गति USB सिस्टम के लिए वोल्टेज का स्तर छोटा होता है: -

यहां छवि विवरण दर्ज करें

जैसा कि आप शायद बता सकते हैं कि संचारित तर्क का स्तर वास्तव में 5V या 3V3 तर्क प्रणालियों से कोई लेना-देना नहीं है। पावर फीड सिर्फ एक नियमित पावर फीड है जो 5V और 3V3 सिस्टम के साथ अनुकूलता को काफी आसान बनाता है।


ठीक है, तो बस पुनरावृत्ति करने के लिए, आप कहते हैं कि 1 डी + 2.8 से अधिक है और इसके विपरीत। तो क्या इसे ~ 5V तक खींचना ठीक है? तो, क्या D + और D- 5V सहिष्णु हैं?
डाककर्ण

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आप पा सकते हैं कि कुछ हाई-स्पीड (USB2) रिसीवर 5V सहिष्णु नहीं हैं। यहाँ एक यह है कि यह विशेष रूप से यह कहते हैं कि यह है: exar.com/connectivity/uart-and-bridging-solutions/usb-uarts/…
एंडी उर्फ

ठीक है, इसलिए मुझे अपने उत्पादन को D + और D- से 3.3V अधिकतम तक सीमित करना चाहिए। उस जानकारी के लिए धन्यवाद!
डकारन

आपने कल्पना को उद्धृत किया है, लेकिन आपने इस प्रश्न का उत्तर नहीं दिया कि कल्पना के लेखकों ने ऐसा क्यों किया।
फिलिप

@philipp इसे अपना उत्तर बनाने के लिए स्वतंत्र महसूस करता है।
एंडी उर्फ

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उच्च वोल्टेज डिवाइस को वोल्टेज ड्रॉप के लिए मुआवजे की अनुमति देता है। यदि USB 3.3v था तो यदि आपके पास 0.5v ड्रॉप वाला एक लंबा केबल और खराब कनेक्टर था तो डिवाइस केवल 2.8v पर चलेगा। यदि वोल्टेज 5 वी है, तो आपके पास काम करने के लिए 4.5 वी है और यह एलडीओ वोल्टेज नियामक चलाने के लिए पर्याप्त है।


यह नहीं बताता है कि डेटा पिन पर वोल्टेज केवल 3.3V क्यों है और 5V भी नहीं है।
फिलिप

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@ निश्चय ही यह सुनिश्चित करता है। यदि प्रोसेसर वोल्टेज की गारंटी नहीं दी जा सकती है तो डेटा लाइन वोल्टेज की भी गारंटी नहीं दी जा सकती है। वोल्टेज की इस प्रणाली के साथ भले ही 5v लाइन डेटा लाइन वोल्टेज को ले जाए, फिर भी गारंटी दी जा सकती है। यह गारंटीकृत वोल्टेज पूर्ण गति और उच्च गति यूएसबी के लिए स्वच्छ संचरण रखने के लिए आवश्यक है।
vini_i

मुझे लगता है कि डिवाइस की ओर डेटा वोल्टेज भी कम होगा, लेकिन डिवाइस में पावर वोल्टेज से डेटा वोल्टेज उत्पन्न करने या किसी त्रुटि का संकेत देने के लिए पर्याप्त शक्ति होगी।
सेस टिम्मरमैन

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@vini_i मैं देखता हूं, इससे समझ में आता है। सूचना के लिए धन्यवाद! तो मूल रूप से, USB एक 3.3V इंटरफ़ेस है जिसमें 5V बिजली की आपूर्ति होती है?
डकारन

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@ दाकरोन निश्चित, लेकिन इसके और भी कारण हैं। उच्च शक्ति को स्थानांतरित करने की क्षमता भी महत्वपूर्ण है।
vini_i

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पावर पिन पर 5V वोल्टेज एक डिवाइस के लिए सिर्फ एक पावर फीड है जिसे पावर की जरूरत होती है। जिस समय USB पेश किया गया था, दोनों 5V और 3.3V डिवाइस आम थे और लक्ष्य दोनों प्रणालियों का समर्थन करना था। 3.3V के बजाय बिजली आपूर्ति वोल्टेज के रूप में 5V का उपयोग करने के दो (कम से कम) लाभ हैं:

  • एक ही आपूर्ति में उच्च वोल्टेज का उपयोग करके उच्च शक्ति (जैसे बाहरी एचडीडी) की आवश्यकता वाले उपकरणों के लिए वर्तमान में अधिक शक्ति मिलती है। आपूर्ति वोल्टेज के रूप में 3.3V का उपयोग करना और वर्तमान को बढ़ाना उतना ही अच्छा नहीं होगा, क्योंकि इसे प्रसारित करने के लिए मोटे तार की आवश्यकता होगी।
  • 3.3V कम पावर डिवाइस के मामले में, यह vica वर्सा की तुलना में साधारण LDO का उपयोग करके 5V से 3.3V को विनियमित करने के लिए कहीं अधिक सरल, सस्ता और अधिक कुशल है। उत्तरार्द्ध को एक स्विच मोड बूस्ट कनवर्टर की आवश्यकता होगी जो अधिक जटिल है।

डेटा पिन के लिए मामला 3.3V और 5V दोनों उपकरणों का समर्थन करने के लिए भी संभव है। 5V डिवाइस के इनपुट / आउटपुट को व्याख्या और आउटपुट 3.3V अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। उच्च स्तर के रूप में। दशकों पुराना टीटीएल मानक पहले से ही उच्च स्तर के रूप में केवल 2.4V की आवश्यकता है, इसलिए सिद्धांत रूप में 3.3V संगत हैं (एक इनपुट के रूप में)।

इसके विपरीत, यदि डेटा बस 5V स्तरों पर काम करने के लिए चुना जाएगा, तो यह 3.3V उपकरणों के लिए समस्या पैदा करेगा। यद्यपि एक इनपुट को आसानी से 5V-सहिष्णु बनाया जा सकता है, एक आउटपुट पर एकल आपूर्ति वोल्टेज का उपयोग करके 5V का उत्पादन करना संभव नहीं है। इसके लिए एक स्तरीय शिफ्टर (बिल्ट-इन या एक्सटर्नल) और दोनों सप्लाय वोल्टेज की आवश्यकता होती है। यह हर तरह से पिछले की तुलना में अधिक जटिल है, विशेष रूप से यूएसबी जैसे द्विदिश बस पर।


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एक प्राथमिक कारक जब अंतर बस के लिए वोल्टेज का स्तर निर्धारित किया जाता है तो बिजली की खपत होती है। वोल्टेज / बिट दर जितनी अधिक होती है, उतनी ही अधिक बिजली की खपत होती है (यह पाठक को स्पष्ट होना चाहिए)। विशेष रूप से, बिजली की खपत तब बढ़ जाती है जब आपके पास बहुत अधिक गति के संकेत, या कई लोड बिंदु होते हैं। यदि आप दूसरी दिशा में एक ही मुद्दे के बारे में सोचते हैं, तो एक उच्च वोल्टेज स्तर ड्राइवर के दृष्टिकोण से प्राप्त करना कठिन होगा, इस प्रकार ट्रांसमिशन गति को सीमित करेगा। कई आधुनिक बसों में प्रयुक्त वर्तमान मोड ड्राइविंग (जो गति सुनिश्चित करता है), यूएसबी शामिल है, डेटा लाइनों पर कम वोल्टेज झूलों की अनुमति देता है।

एक अन्य नोट पर, परिलक्षित होने या सिग्नलिंग खामियों के परिणामस्वरूप अधिक से अधिक / अंडरशूट होंगे। यदि आपके पास पहले से ही बस में आंतरिक रूप से उच्च वोल्टेज है, तो डिवाइस द्वारा सुपरइम्पोज़्ड (और उच्च शक्ति) ट्रांज़िस्टर संभव नहीं है। वह शक्ति भी व्यर्थ चली जाती है। इस घटना का चरम मामला तब होता है जब आप आरएफ ट्रांसमीटर से एंटीना काटते हैं। यदि आपके पास ट्रांसमीटर में पर्याप्त शक्ति है तो आप रेडियो को खतरे में डाल देंगे। आप ईएमआई जैसे अन्य कारकों को भी ध्यान में रख सकते हैं। समाप्ति में गर्मी के बारे में कैसे? किसी दिए गए Z0 अधिक वोल्टेज के लिए, अधिक गर्मी।

यही कारण है कि लो / फुल स्पीड USB 3.3V, USB 2.0 का उपयोग करता है और बाद में 800 / 400mv का भी कम उपयोग करता है। हम आमतौर पर सबसे कम वोल्टेज लागू करना चाहते हैं जो विशिष्ट इंटरफ़ेस के लिए समझ में आता है। याद दिलाया जाए कि कई उच्च गति वाले इंटरफेस (जैसे ईथरनेट, कैन, hdmi, pci, lvds, और कई और अधिक) सभी एक ही टायर में कम वोल्टेज संकेतों का उपयोग करते हैं।


ईई स्टैक एक्सचेंज में आपका स्वागत है, अच्छा जवाब। कृपया व्यक्तिगत टिप्पणियों को उत्तरों से बाहर रखने की कोशिश करें, अच्छा हो।
रॉय

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अन्य कारण कनेक्शन के सही ढंग से काम करने का विश्वास हो सकता है। शोर के खिलाफ बड़ी रेंज अधिक शक्तिशाली है (क्योंकि बिट की स्थिति को बदलने के लिए उच्च वोल्टेज के साथ शोर की आवश्यकता होती है)।

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