一种USB3.0信号放大装置的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种usb3.0信号放大装置。

背景技术：

usb(universalserialbus，通用串行总线)作为一种应用广泛的数据通信方式，具有高传输速度、高兼容性与供电性能良好的特点，usb3.0在传统usb设备的基础上进一步提高了数据的传输速度。然而，当usb3.0应用于长距离传输时，其供电性能及数据传输速度将随着传输距离的延长而大幅度降低，通常需要添加外供电源才能实现正常供电与数据传输，造成使用不便与成本上涨。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决现有技术的不足，提供一种usb3.0信号放大装置。

本实用新型所采用的技术方案是：一种usb3.0信号放大装置，包括用于电源与信号输入的输入模块(1)、用于信号增强放大的信号放大模块(2)、用于电源整流滤波并提供过载保护的整流滤波模块(3)及用于电源与信号输出的输出模块(4)。

优选的，所述信号放大模块(2)包括型号为gl3521-qfn48的usb3.0集线控制器芯片u1及型号为xt25f01d的存储器u2；

其中，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第44引脚接地，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第5、24、46引脚接usb供电，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第7、9、12引脚接usbdm差分信号，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第8、10、13引脚接usbdp差分信号；

以及，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第23引脚同时与所述存储器u2的第1、2、8引脚连接。

优选的，所述整流滤波模块(3)包括增压器u17、型号为ml6206的正电压稳压芯片u4及型号为sot-25的线性稳压芯片u5；

其中，所述增压器u17的第1引脚接电源输入端，所述增压器u17的第5引脚接电源输出端，所述增压器u17的第8引脚接地；

以及，所述正电压稳压芯片u4的第3引脚接电源输入端，所述正电压稳压芯片u4的第2引脚接电源输出端；

此外，所述线性稳压芯片u5的第2引脚接地，所述线性稳压芯片u5的第4引脚接电源输入端，所述线性稳压芯片u5的第3、5引脚同时接电源输出端。

优选的，所述输入模块(1)为嵌有usb3.0设备接口的usb输入芯片in，所述usb输入芯片in的第1引脚接电源输入端，所述usb输入芯片in的第2引脚接收usbdm差分信号，所述usb输入芯片in的第3引脚接收usbdp差分信号，所述usb输入芯片in的第4、7引脚接地，所述usb输入芯片in的第5、6引脚为差分输出端，所述usb输入芯片in的第8、9引脚为差分输入端。

优选的，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第28引脚连接所述usb输入芯片in的第5引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第29引脚连接所述usb输入芯片in的第6引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第30引脚连接所述usb输入芯片in的第8引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第31引脚连接所述usb输入芯片in的第9引脚连接。

优选的，所述输出模块(4)为嵌有usb3.0设备接口的usb输出芯片out，所述usb输出芯片out的第1引脚接电源输入端，所述usb输出芯片out的第2引脚接收usbdm差分信号，所述usb输出芯片out的第3引脚接收usbdp差分信号，所述usb输出芯片out的第4、7引脚接地，所述usb输出芯片out的第5、6引脚为差分输入端，所述usb输出芯片out的第8、9引脚为差分输出端。

优选的，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第41引脚连接所述usb输出芯片out的第5引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第40引脚连接所述usb输出芯片out的第6引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第38引脚连接所述usb输出芯片out的第8引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第39引脚连接所述usb输出芯片out的第9引脚连接。

优选的，所述存储器u2用于存储信号及控制所述usb3.0信号放大装置的工作指令代码。

优选的，所述usb3.0信号放大装置应用于usb3.0延长线，所述usb3.0延长线包括元件盒、输入端口及输出端口，所述输入端口与所述输出端口通过usb线缆分别与所述元件盒连接；

以及，所述输入模块(1)安装于所述输入端口，所述输出模块(4)安装于所述输出端口，所述信号放大模块(2)及所述整流滤波模块(3)安装于所述元件盒中，从而所述输入模块(1)及所述输出模块(4)通过usb线缆与所述信号放大模块(2)及整流滤波模块(3)电连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、信号放大模块对传输过程中衰弱的差分信号进行增强放大，从而差分信号保持高传输速率与高信号强度，确保了长距离传输过程中差分信号的稳定性与准确性。

2、整流滤波模块对长距离传输过程中产生损耗的电流进行升压增流，从而电流在长距离传输过程中所产生的电压损耗得到补偿，确保输出端输出的电流可驱动用电设备正常运行；整流滤波模块还对升压增流后的电流进行稳压及过流保护，使电流在长距离传输过程中保持稳定，并避免设备元器件被升压增流后的电流所损坏。

附图说明

图1是本实用新型的一种usb3.0信号放大装置的第一优选实施例的电路结构原理框图；

图2是本实用新型的一种usb3.0信号放大装置的信号放大模块的电路结构示意图；

图3是本实用新型的一种usb3.0信号放大装置的整流滤波模块的电路结构示意图；

图4是本实用新型的一种usb3.0延长线的外观示意图。

具体实施方式

为加深本实用新型的理解，下面将结合实施案例和附图对本实用新型作进一步详述。本实用新型可通过如下方式实施：

参照图1～图4所示，一种usb3.0信号放大装置，包括用于电源与信号输入的输入模块(1)、用于信号增强放大的信号放大模块(2)、用于电源整流滤波并提供过载保护的整流滤波模块(3)及用于电源与信号输出的输出模块(4)。

所述信号放大模块(2)包括型号为gl3521-qfn48的usb3.0集线控制器芯片u1及型号为xt25f01d的存储器u2；

其中，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第44引脚接地，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第5、24、46引脚接usb供电，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第7、9、12引脚接usbdm差分信号，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第8、10、13引脚接usbdp差分信号；

以及，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第23引脚同时与所述存储器u2的第1、2、8引脚连接。

所述整流滤波模块(3)包括增压器u17、型号为ml6206的正电压稳压芯片u4及型号为sot-25的线性稳压芯片u5；

其中，所述增压器u17的第1引脚接电源输入端，所述增压器u17的第5引脚接电源输出端，所述增压器u17的第8引脚接地；

以及，所述正电压稳压芯片u4的第3引脚接电源输入端，所述正电压稳压芯片u4的第2引脚接电源输出端；

此外，所述线性稳压芯片u5的第2引脚接地，所述线性稳压芯片u5的第4引脚接电源输入端，所述线性稳压芯片u5的第3、5引脚同时接电源输出端。

所述输入模块(1)为嵌有usb3.0设备接口的usb输入芯片in，所述usb输入芯片in的第1引脚接电源输入端，所述usb输入芯片in的第2引脚接收usbdm差分信号，所述usb输入芯片in的第3引脚接收usbdp差分信号，所述usb输入芯片in的第4、7引脚接地，所述usb输入芯片in的第5、6引脚为差分输出端，所述usb输入芯片in的第8、9引脚为差分输入端。

所述usb3.0集线控制器芯片u1的第28引脚连接所述usb输入芯片in的第5引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第29引脚连接所述usb输入芯片in的第6引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第30引脚连接所述usb输入芯片in的第8引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第31引脚连接所述usb输入芯片in的第9引脚连接。

所述输出模块(4)为嵌有usb3.0设备接口的usb输出芯片out，所述usb输出芯片out的第1引脚接电源输入端，所述usb输出芯片out的第2引脚接收usbdm差分信号，所述usb输出芯片out的第3引脚接收usbdp差分信号，所述usb输出芯片out的第4、7引脚接地，所述usb输出芯片out的第5、6引脚为差分输入端，所述usb输出芯片out的第8、9引脚为差分输出端。

所述usb3.0集线控制器芯片u1的第41引脚连接所述usb输出芯片out的第5引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第40引脚连接所述usb输出芯片out的第6引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第38引脚连接所述usb输出芯片out的第8引脚连接，所述usb3.0集线控制器芯片u1的第39引脚连接所述usb输出芯片out的第9引脚连接。

所述存储器u2用于存储信号及控制所述usb3.0信号放大装置的工作指令代码。

所述usb3.0信号放大装置应用于usb3.0延长线，所述usb3.0延长线包括元件盒、输入端口及输出端口，所述输入端口与所述输出端口通过usb线缆分别与所述元件盒连接；

以及，所述输入模块(1)安装于所述输入端口，所述输出模块(4)安装于所述输出端口，所述信号放大模块(2)及所述整流滤波模块(3)安装于所述元件盒中，从而所述输入模块(1)及所述输出模块(4)通过usb线缆与所述信号放大模块(2)及整流滤波模块(3)电连接。

本实用新型的usb3.0信号放大装置可以包括以下实施例：

实施例一

请参阅图1及图2，信号放大模块(2)包括型号为gl3521-qfn48的usb3.0集线控制器芯片u1、型号为xt25f01d的存储器u2；整流滤波模块(3)包括增压器u17、型号为ml6206的正电压稳压芯片u4及型号为sot-25的线性稳压芯片u5；输入模块(1)为嵌有usb3.0设备接口的usb输入芯片in；输出模块(4)为嵌有usb3.0设备接口的usb输出芯片out。

其中，usb输入芯片in的第2、3引脚分别接收外部设备所输入的usbdm差分信号及usbdp差分信号，并经由与usb3.0集线控制器芯片u1的第28、29、30、31引脚连接的第5、6、8、9引脚，将上述差分信号输出至所述usb3.0集线控制器芯片u1。

存储器u2用于存储信号及控制usb3.0信号放大装置的工作指令代码，存储器u2的第1、2、8引脚同时于usb3.0集线控制器芯片u1的第23引脚连接，从而usb3.0集线控制器芯片u1在接收到差分信号后，存储器u2将根据其所存储的指令代码控制usb3.0集线控制器芯片u1对差分信号进行放大，从而当差分信号在传输过程中发生衰弱时，usb3.0集线控制器芯片u1对衰弱的差分信号进行增强放大，使差分信号保持高传输速率与高信号强度，确保长距离传输过程中差分信号的稳定性与准确性。

此外，usb输出芯片out的第5、6、8、9引脚分别与usb3.0集线控制器芯片u1的41、40、38、39引脚连接，以接收来自usb3.0集线控制器芯片u1增强放大后的差分信号，并将经由与usb输出芯片out的第1、2、3、4引脚连接的usb3.0设备接口对差分信号进行输出。

实施例二

请参阅图1及图3，整流滤波模块(3)包括增压器u17、型号为ml6206的正电压稳压芯片u4及型号为sot-25的线性稳压芯片u5；

其中，增压器u17的第1引脚接电源输入端，增压器u17的第5引脚接电源输出端，增压器u17的第8引脚接地；

以及，正电压稳压芯片u4的第3引脚接电源输入端，正电压稳压芯片u4的第2引脚接电源输出端；

此外，线性稳压芯片u5的第2引脚接地，线性稳压芯片u5的第4引脚接电源输入端，线性稳压芯片u5的第3、5引脚同时接电源输出端。

增压器u17的第1、2引脚与usb输入芯片in的第1引脚连接，从而增压器u17对外部设备输入的电流进行升压增流处理，例如将输入5v/900ma的电流升压增流为5.15v/3a，从而电流在长距离传输过程中所产生的电压损耗得到补偿，确保输出端输出的电流可驱动用电设备正常运行。

线性稳压芯片u5及正电压稳压芯片u4还对升压增流后的电流进行稳压及过流保护，使电流在长距离传输过程中保持稳定，并避免设备元器件被升压增流后的电流所损坏。

实施例三

请参阅图4，usb3.0信号放大装置应用于usb3.0延长线，usb3.0延长线包括元件盒、输入端口及输出端口，输入端口与输出端口通过usb线缆分别与元件盒连接；

输入模块(1)安装于输入端口，输出模块(4)安装于输出端口，信号放大模块(2)及整流滤波模块(3)安装于元件盒中，从而输入模块(1)及输出模块(4)通过usb线缆与信号放大模块(2)及整流滤波模块(3)电连接。

在此假设装配长度为10m的usb3.0延长线，则输入模块(1)安装于输入端口01，输入端口01通过长度5m的usb线缆与元件盒02一端连接，元件盒02另一端通过长度5m的usb线缆与输出端口03连接，从而装配得到长度10m的usb3.0延长线，而通过元件盒02中的信号放大模块(2)及整流滤波模块(3)，usb3.0延长线可实现信号与电流的远距离正常传输，即无需外供电源，也可保持信号的高速传输，并为用电设备正常供电。

最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。