USB從問世以來,至今發(fā)展已有近30年的歷史,從最早的USB1.0到現(xiàn)今的USB4,其接口包含了USB Type-A、Type-B與Type-C。USB 規(guī)范隨著科技進(jìn)步不斷更疊,不僅在傳輸速度不斷提升,在應(yīng)用領(lǐng)域亦不斷擴增。百佳泰在此篇文中將著墨大家普遍使用在PC或大型設(shè)備上的Type-A界面。雖然Type-A接口在技術(shù)上已是相當(dāng)久的產(chǎn)品,在速度上兼容了低速USB2.0 (480Mbps) 以及高速Superspeed (5Gbps) / Superspeed+(10Gbps),但正因這種設(shè)計方式,代表著廠商在設(shè)計連接器時,更要注意在內(nèi)部訊號pin的排列設(shè)計方式是否適當(dāng),而能減少互擾的情況發(fā)生。
USB Type-A界面蘊含潛在風(fēng)險,百佳泰提二案例說明與化解
淺在風(fēng)險
如前所述,雖然Type-A接口已是技術(shù)很成熟的產(chǎn)品,但由于中小型傳產(chǎn)可能對于PCB的設(shè)計以及制作能力不甚孰悉,導(dǎo)致可能無法制作出可以通過協(xié)會認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的高頻治具板。再者,Type-A接口雖然是一個標(biāo)準(zhǔn),但外部訊號pin腳的設(shè)計可以有SMD或是Dip的方式,以及每個訊號pin間的距離以及寬度并未強制規(guī)定,因此會依據(jù)不同的設(shè)計而有不同的排列,這在高頻的電磁波運行上就可能會產(chǎn)生不同的干擾,所以在高頻治具板的設(shè)計上就須多加以斟酌考慮。此外,以應(yīng)用在主機Host上雙層、三層、四層設(shè)計的Type-A接口來說,這些和單層設(shè)計的Type-A相比來說更是復(fù)雜了
解決方案
百佳泰在高頻領(lǐng)域上深耕多年,已幫助眾多客戶解決此方面的難題。
以USB Type-A界面最高的USB 3.1來看,高頻認(rèn)證項目有Attenuation、Differential Impedance與Near-End and Far-End Crosstalk等項目。依照經(jīng)驗,過往客戶在每個項目或上多或少皆會有Fail的情況發(fā)生,但因連接器設(shè)計上的不同,所以解決方式也會有所差異,以下列舉兩個案例來觀之:
Case 1?? A公司的USB3.0 Type-A Receptacle Connector 其 D+&D-pin SMD pad面積大,造成接觸面 Impedance偏低的狀況發(fā)生。
Solution 此案在高頻版制作過程設(shè)計中,對 D+ &D-的阻抗設(shè)計做最佳的匹配調(diào)整,避免在之后的測試會因此而有所差異而Fail。
PCB Tweaked后量測
Case 2?? B公司的USB3.0 Type-A Receptacle Connector 設(shè)計為pin腳為包覆在鐵殼內(nèi)的設(shè)計,測試后此設(shè)計會造成 Near End Crosstalk (SS:TX/RX)超過協(xié)會規(guī)范 (3.6mV)而Fail。
Solution? 經(jīng)過驗證,其問題點為鐵殼內(nèi)部的GND與PCB接地性不佳所造成,透過加強內(nèi)外部鐵殼與PCB GND連接,使其訊號完整性提高而Pass。
PCB Tweaked后量測
Faster, Easier, Better!百佳泰 USB Type-A顧問服務(wù)
在解決問題的過程中,百佳泰使用「專業(yè)高頻的儀器設(shè)備,搭配豐富的項目經(jīng)驗與知識」,能提供客戶精確的量測結(jié)果,并創(chuàng)造多元的解決方案。
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百佳泰累積多年的豐富項目經(jīng)驗及能力,有充足的量測經(jīng)驗來解讀儀器的曲線含義,幫助客戶解決細(xì)節(jié)問題。