完美世界辰东,重生之毒妃 梅果 小说 http://wsmcp.cn High Speed, High Frequency Consulting| Wed, 06 Nov 2024 08:45:19 +0000 zh-TW hourly 1 http://wsmcp.cn/wp-content/uploads/2018/11/cropped-fav-icon-32x32.png 線纜與連接器 – 百佳泰 Allion Labs http://wsmcp.cn 32 32 連接器線纜取證的關(guān)鍵因素II-案例分享 http://wsmcp.cn/article-cable-connector-case-study/ Fri, 20 Dec 2019 09:51:03 +0000 http://wsmcp.cn/?p=9605 Allion Labs / Paul Chou

承接上篇 “ 高頻治具設(shè)計(jì)的現(xiàn)況與未來(lái)”文章之后,接下來(lái)接續(xù)的此篇文章將會(huì)對(duì)測(cè)試時(shí)所遇到的實(shí)際案例來(lái)與大家分享,藉以說(shuō)明PCB治具設(shè)計(jì)過(guò)程中有可能被忽略掉的細(xì)節(jié)以及所需考慮的要點(diǎn),驗(yàn)證百佳泰在高頻治具設(shè)計(jì)上所積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),而上一篇的高頻治具設(shè)計(jì)的現(xiàn)況與未來(lái)文章中有提到百佳泰依據(jù)經(jīng)驗(yàn)在高頻測(cè)試時(shí)最常發(fā)生的五點(diǎn)Potential Risks:

Impedance not matching 阻抗不匹配
  • 阻抗匹配(Impedance matching)是指為了使信號(hào)功率能從信號(hào)源(source)到負(fù)載(load)端得到最有效的傳遞,讓信號(hào)在傳遞過(guò)程中盡可能不發(fā)生反射現(xiàn)象。
  • 阻抗若不匹配時(shí),會(huì)發(fā)生反射、造成能量與信號(hào)無(wú)法完整傳遞,以及輻射干擾等不良影響。
Crosstalk 串音干擾
  • 兩條信號(hào)線之間的耦合干擾現(xiàn)象,可分為近端及遠(yuǎn)程串音。
  • 串音干擾發(fā)生時(shí),會(huì)影響信號(hào)完整性。
Attenuation衰減
  • 高頻信號(hào)由Source傳遞至Load,傳輸過(guò)程信號(hào)的損失。
Return Loss 反射損失
  • 高頻信號(hào)因阻抗不匹配造成輸入信號(hào)反射的現(xiàn)象。
ACR (Attenuation to Crosstalk Ration)衰減串音比
  • 遠(yuǎn)程串音與衰減的差值。
  • 當(dāng)ACR發(fā)生時(shí),即代表Crosstalk與Insertion Loss可能也有相應(yīng)的問(wèn)題發(fā)生,造成信號(hào)完整性可能會(huì)有所影響以及信號(hào)效率降低的不良情況產(chǎn)生。

百佳泰高頻治具測(cè)試實(shí)際案例:

為協(xié)助您的產(chǎn)品從開發(fā)初期到上市都能擁有良好的質(zhì)量,百佳泰搜集了實(shí)際測(cè)試中最常發(fā)生問(wèn)題的以下三個(gè)Potential Risks,以此作為分享:

Impedance not matching 阻抗不匹配

Attenuation衰減

Crosstalk 串音干擾

案例 1: A公司的HDMI 2.1 Receptacle Connector測(cè)試時(shí),Receptacle端的CLK Trace阻抗就算為809Ω,但Insertion Loss表現(xiàn)不見得為佳。

Impedance: 95.809Ω(改善前):??

?Insertion Loss(改善前):

測(cè)試儀器: Keysight E5071C ENA

解決方案: 如同上一篇文章所說(shuō)過(guò)的第2點(diǎn),客戶連接器加工方式所造成的Insertion Loss影響,重新檢視Receptacle端的焊接問(wèn)題,即有所改善,所謂眼見不一定為憑,即為此例。

Insertion Loss改善后:

測(cè)試儀器: Keysight E5071C ENA

案例? 2: B公司的USB3.0 Type A Receptacle connector 其D+ & D- pin SMD pad面積大,焊接時(shí)更要注意阻抗匹配的問(wèn)題,否則容易造成接觸面Impedance偏低的狀況發(fā)生。

D+ & D- connector pin:

改善前:

測(cè)試儀器: Tektronix DSA8200 TDR

解決方案: 此例的焊錫量要少,并確保connector pin與PCB pad平貼,才能減低connector pin與PCB pad接觸面 阻抗不匹配的情況發(fā)生。

改善后:

測(cè)試儀器: Tektronix DSA8200 TDR

案例 3: C公司的TBT3 Receptacle connectorRX2_P & RX2_N IRL(Integrated Return Loss)標(biāo)準(zhǔn)附近未過(guò),PCB阻抗設(shè)計(jì)或是connector內(nèi)部設(shè)計(jì)都有可能是原因之一。

未達(dá)標(biāo)準(zhǔn):

改善前:

測(cè)試儀器: Keysight E5071C ENA

解決方案: 經(jīng)過(guò)比對(duì)確認(rèn),此案例雖然Trace設(shè)計(jì)阻抗為50Ω,但實(shí)際狀況下阻抗卻不見得會(huì)落在50Ω左右,故設(shè)計(jì)時(shí)可提高PCB設(shè)計(jì)阻抗以避免此風(fēng)險(xiǎn)。

改善后:

測(cè)試儀器: Keysight E5071C ENA

案例 4: D公司的0 Type A Receptacle connector 設(shè)計(jì)為pin腳為深入鐵殼內(nèi)的設(shè)計(jì)測(cè)試過(guò)后此設(shè)計(jì)會(huì)造成Near End Crosstalk(SSTX/RX)超過(guò)協(xié)會(huì)規(guī)范(3.6mV)fail。

B 公司的連接器:

改善前: 4.1906mV

測(cè)試儀器: Keysight E5071C ENA

解決方案: 經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,其問(wèn)題點(diǎn)為鐵殼內(nèi)部的GND所造成,加強(qiáng)內(nèi)外部鐵殼與PCB GND連接其信號(hào)完整性才會(huì)提高而通過(guò)規(guī)范。

改善后: 3.5948mV

測(cè)試儀器: Keysight E5071C ENA

全方位高頻治具設(shè)計(jì)與測(cè)試服務(wù)

通過(guò)以上所舉例出的的四個(gè)案例,都顯示出高頻設(shè)計(jì)上的一些不能輕忽的要點(diǎn),從設(shè)計(jì)規(guī)劃、治具焊接、再到加工方式,每一步的操作都會(huì)影響到高頻性能。尤以焊接部分為例,輕則影響信號(hào)表現(xiàn),重則阻抗不匹配或是IL 以及RL不佳而使高頻信號(hào)失真,這是在高頻版設(shè)計(jì)上所不能輕忽的。百佳泰全方位的高頻治具設(shè)計(jì)與測(cè)試服務(wù),能協(xié)助客戶從圖樣設(shè)計(jì)、驗(yàn)證改善、到取得證書一站式到位,使得您的產(chǎn)品高效、快速、高質(zhì)量上市!

若您有關(guān)高頻治具需求請(qǐng)聯(lián)系百佳泰或是參照下列網(wǎng)址來(lái)討論或獲得進(jìn)一步的信息: http://wsmcp.cn/fixture-usb-type-c/

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高速連接器發(fā)展趨勢(shì)與質(zhì)量檢驗(yàn)重點(diǎn) http://wsmcp.cn/%e9%ab%98%e9%80%9f%e8%bf%9e%e6%8e%a5%e5%99%a8%e5%8f%91%e5%b1%95%e8%b6%8b%e5%8a%bf%e4%b8%8e%e8%b4%a8%e9%87%8f%e6%a3%80%e9%aa%8c%e9%87%8d%e7%82%b9/ Sun, 19 Feb 2017 16:00:00 +0000 http://wsmcp.cn/%e9%ab%98%e9%80%9f%e8%bf%9e%e6%8e%a5%e5%99%a8%e5%8f%91%e5%b1%95%e8%b6%8b%e5%8a%bf%e4%b8%8e%e8%b4%a8%e9%87%8f%e6%a3%80%e9%aa%8c%e9%87%8d%e7%82%b9/ 概況

在通訊產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展之下,各式電子產(chǎn)品持續(xù)追求更佳的傳輸質(zhì)量與及時(shí)性并提供多元化應(yīng)用,這些需求促使訊號(hào)傳遞速度持續(xù)朝高速發(fā)展。為了提升訊號(hào)傳遞速度以及縮短用戶的等待時(shí)間,除改變訊號(hào)編碼方式外,降低訊號(hào)位準(zhǔn)(signal level)亦或是提供全雙功的傳輸模式都成為改良的手段;為達(dá)到此一目標(biāo),各組件或裝置之間對(duì)于減少訊號(hào)衰減與失真以及避免噪聲干擾的要求大幅提升。因此,作為溝通橋梁的連接器也無(wú)法幸免,其對(duì)于傳輸訊號(hào)質(zhì)量與速度的影響也日趨受到重視。以數(shù)據(jù)傳輸為例,從早期USB 1.0的最大傳輸速度為12 Mbps,到了USB 2.0 時(shí)最大傳輸速度為480 Mbps、在USB 3.0(SuperSpeed USB)更提升到5 Gbps,最近相當(dāng)熱門USB 3.1 Gen 2 更一口氣將傳輸速度提高到10 Gbps,其通訊模式也從半雙功提升至全雙功,以滿足高速傳輸。  

 

圖一、USB技術(shù)演進(jìn)

 

外觀

除了速度的提升之外,消費(fèi)性電子產(chǎn)品輕薄化的發(fā)展趨勢(shì),促使連接器的外觀尺寸也越來(lái)越迷你,以USB的發(fā)展來(lái)看,近年來(lái)在智能型手機(jī)的帶動(dòng)下,由應(yīng)用廣泛的標(biāo)準(zhǔn)型A、B Type到Mini系列,2007年因應(yīng)行動(dòng)通訊需求發(fā)展出Micro系列產(chǎn)品,以及最近很火紅的USB Type-C,其外觀尺寸已縮小6倍之多。除了輕薄化之外,高性能及簡(jiǎn)易的插拔都是優(yōu)質(zhì)連接器發(fā)展重點(diǎn)。由此可知,連接器產(chǎn)業(yè)未來(lái)勢(shì)必朝向輕薄短小、且具有快速傳輸效能的方向發(fā)展。

 

傳輸效能

早期低速連接器并不需要提供大量的訊號(hào)傳遞,對(duì)于連接器的電氣性能最多只要求直流電性導(dǎo)通與否、機(jī)械性能為測(cè)試重點(diǎn),例如插拔力、插拔壽命、端子保持力及接觸電阻測(cè)試等,因?yàn)檫@些試驗(yàn)都會(huì)對(duì)機(jī)械與導(dǎo)通性能造成影響。進(jìn)入2000年之后,USB及IEEE 1394相繼問(wèn)世,宣告連接器進(jìn)入另一個(gè)時(shí)代,連接器的目的從原本只要求電流是否導(dǎo)通到大量訊號(hào)的傳遞,在量測(cè)上的重點(diǎn)也相對(duì)增加了Impedance(特性阻抗)、Propagation Delay(傳輸延遲)、Propagation Skew(傳輸時(shí)滯)、Attenuation(衰減)、Crosstalk(串音)等測(cè)試項(xiàng)目。透過(guò)這些測(cè)試來(lái)驗(yàn)證訊號(hào)的完整性。

 

干擾

隨著傳輸數(shù)據(jù)的大量化,帶動(dòng)著HDMI、DisplayPort及USB 3.1 Type-C等高頻連接器相繼問(wèn)世,連接器的傳輸速度也從Mbps等級(jí)提升到Gbps等級(jí)。當(dāng)訊號(hào)速度持續(xù)加快時(shí),如何降低噪聲干擾成了重要課題,因此單線傳輸架構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)換成雙絞線方式(Shielded Twisted-Paired),甚至以同軸線型態(tài)(Coaxial)組成,藉以降低本身噪聲的產(chǎn)生以及提升抵抗外界干擾的能力;但是因?yàn)槎鄺l或多對(duì)訊號(hào)同時(shí)高速傳輸?shù)挠绊?,串音程度也逐漸增加,因此各種串音現(xiàn)象(Crosstalk)的產(chǎn)生則必須要被分析探討。

   

       

 

 

 

             

   圖二、雙絞線圖示

 

  圖三、同軸線圖示

 

所謂串音(Crosstalk)是指兩條訊號(hào)之間輻射訊號(hào)的耦合現(xiàn)象。這是因?yàn)橛嵦?hào)對(duì)之間的距離鄰近,輻射訊號(hào)透過(guò)彼此間的雜散電感和雜散電容相互耦合而互相產(chǎn)生干擾,電容性耦合會(huì)引發(fā)耦合電流,而電感性耦合則引發(fā)耦合電壓;以現(xiàn)實(shí)生活來(lái)說(shuō),家用電話在通話時(shí),偶爾會(huì)因串音干擾,而聽到第三者的聲音。因此,高頻訊號(hào)在相鄰的訊號(hào)線做傳輸時(shí),很難避免串音干擾的產(chǎn)生,所以需透過(guò)串音量測(cè)來(lái)了解串音干擾是否控制在可容許的范圍之內(nèi)。串音又可分為:近端串音(Near End Cross Talk: NEXT)及遠(yuǎn)程串音(Far End Cross Talk: FEXT)兩種,目前Type-C擁有4對(duì)訊號(hào)對(duì),而DisplayPort因多包含控制用的AUX channel,共擁有5對(duì)訊號(hào)對(duì),因此兩者都非常重視串音參數(shù)的量測(cè);亦將串音測(cè)試納入驗(yàn)證項(xiàng)目之一。

 

信號(hào)損失

另外,伴隨小型化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì),配合連接器所使用的電纜線組中輕量且可繞性佳的線材需求大增,芯線線徑勢(shì)必越來(lái)越細(xì)。目前HDMI線材約24~30 AWG,USB 3.1則為28~34 AWG,AWG為美國(guó)線規(guī),是一種區(qū)分導(dǎo)線直徑的標(biāo)準(zhǔn),數(shù)值愈大則線徑愈小,導(dǎo)體愈小,在在線傳送的高頻訊號(hào)將受導(dǎo)體本身特性造成訊號(hào)功率的損失也會(huì)愈大,協(xié)會(huì)通常也會(huì)在規(guī)格上設(shè)定可接受的頻率損失參考標(biāo)準(zhǔn)(參考表一及表二)。

 

損失(Loss)是指訊號(hào)在傳輸線中的衰減程度,損失種類可分為:插入損失(Insertion Loss)及反射損失(Return Loss)。理想狀態(tài)下訊號(hào)的傳輸是沒有衰減;但實(shí)際上受銅材料特性影響傳輸距離越長(zhǎng),訊號(hào)損失越多(即線組越大損耗越大),插入損失隨著訊號(hào)的工作頻率越高,所產(chǎn)生的訊號(hào)損耗也越多,雖然這種導(dǎo)體損耗對(duì)連接器本身影響不大,但對(duì)電纜線組而言卻影響甚深。反射損失的產(chǎn)生,主要發(fā)生在連接器本身或是配對(duì)的接面上,因?yàn)檫B接器本身形狀與特性很難形成所謂『傳輸線結(jié)構(gòu)』,同時(shí)電纜線與連接器接合制程中的串接瑕疵也會(huì)造成訊號(hào)大量的反射損失。為了有效掌控傳輸線的損失不會(huì)影響質(zhì)量,插入損失(Insertion Loss)及反射損失(Return Loss)的量測(cè)是未來(lái)驗(yàn)證高頻連接器不可缺少的項(xiàng)目。

表一、Twisted Pair線材與頻率損失關(guān)系表

(數(shù)據(jù)源:Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification Revision 1.2)

 

表二、Coaxial線材與頻率損失關(guān)系表

數(shù)據(jù)源:Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification Revision 1.2)

 

線材的損失測(cè)試需要靠?jī)x器來(lái)完成。一般說(shuō)來(lái)量測(cè)線材損失的設(shè)備包含了Time domain 及Frequency domain兩種測(cè)試設(shè)備。 以USB為例,在USB 3.1 認(rèn)證測(cè)試上要求使用時(shí)域反射儀(Time Domain Reflectometry, TDR)及網(wǎng)絡(luò)分析儀(Network Analyzer, NA),兩臺(tái)設(shè)備分別對(duì)不同參數(shù)進(jìn)行量測(cè)。傳輸速度的提升,對(duì)于量測(cè)設(shè)備有相當(dāng)大的挑戰(zhàn),完整量測(cè)設(shè)備的建制需要隨著技術(shù)的變革而更新,成本也逐漸提升,如何建制有效的測(cè)試環(huán)境對(duì)廠商來(lái)說(shuō)也是一個(gè)非常大的負(fù)擔(dān)。

 

以USB 3.1 Type-C認(rèn)證為例,設(shè)備廠商所提出的MOI (Method of Implementation)都是使用單一機(jī)臺(tái)來(lái)完成電纜線組測(cè)試項(xiàng)目。目前主要的設(shè)備都可以在單一機(jī)臺(tái)上執(zhí)行時(shí)域及頻域的測(cè)試。在Tektronix的TDR上,TDR可將量測(cè)到的時(shí)域訊號(hào)透過(guò)IConnect software做快速傅立葉變換(Fast-Fourier Transform)(注一),轉(zhuǎn)化成不同頻域下的諧波訊號(hào)(sin wave)。另外,Keysight的ENA則是透過(guò)option TDR功能,將量測(cè)到的頻域訊號(hào)透過(guò)逆傅立葉變換(Inverse Fourier Transform),轉(zhuǎn)化成時(shí)域訊號(hào)。透過(guò)軟件的輔助轉(zhuǎn)換,除了讓測(cè)試人員可以同時(shí)量測(cè)到頻域與時(shí)域訊號(hào),快速的完成所需的量測(cè)項(xiàng)目之外,也大幅降低公司成本。此外,也可以簡(jiǎn)化工程人員分析的時(shí)間。

圖四、時(shí)域與頻域訊號(hào)關(guān)系圖

 

輕薄短小加上快速且具大量數(shù)據(jù)傳輸需求,是未來(lái)連接器發(fā)展的必然趨勢(shì),連接器產(chǎn)業(yè)已擺脫機(jī)械加工的傳統(tǒng)模式朝向微波組件與高頻特性發(fā)展、量測(cè)與分析對(duì)現(xiàn)有連接器產(chǎn)業(yè)而言仍需投入大量的研究人力,本文中提及的各種新式連接器在整個(gè)連接器產(chǎn)業(yè)中仍屬低價(jià)產(chǎn)品,但其相關(guān)高頻技術(shù)已造成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的分水嶺,如何提升各項(xiàng)能力朝板對(duì)板(board to board)之高單價(jià)產(chǎn)品邁進(jìn)會(huì)將是連接器廠商向上提升的關(guān)鍵技術(shù)。

注一: 傅立葉變換是一種線性的積分變換,常用在將信號(hào)在時(shí)域和頻域之間做變換。

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剖析線纜與連接器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 掌握認(rèn)證測(cè)試要點(diǎn) http://wsmcp.cn/%e5%89%96%e6%9e%90%e7%ba%bf%e7%bc%86%e4%b8%8e%e8%bf%9e%e6%8e%a5%e5%99%a8%e6%8a%80%e6%9c%af%e6%a0%87%e5%87%86-%e6%8e%8c%e6%8f%a1%e8%ae%a4%e8%af%81%e6%b5%8b%e8%af%95%e8%a6%81%e7%82%b9/ Mon, 31 Mar 2014 16:00:00 +0000 http://wsmcp.cn/%e5%89%96%e6%9e%90%e7%ba%bf%e7%bc%86%e4%b8%8e%e8%bf%9e%e6%8e%a5%e5%99%a8%e6%8a%80%e6%9c%af%e6%a0%87%e5%87%86-%e6%8e%8c%e6%8f%a1%e8%ae%a4%e8%af%81%e6%b5%8b%e8%af%95%e8%a6%81%e7%82%b9/ 有鑒于線纜與連接器會(huì)因?yàn)楦哳l訊號(hào)、機(jī)械特性、電氣性能以及環(huán)境變化等因素影響其性能,因此開發(fā)商需一套完整的測(cè)試認(rèn)證計(jì)劃與專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的協(xié)助與咨詢,才能確保產(chǎn)品符合質(zhì)量條件、完美展現(xiàn)功能需求。在此篇認(rèn)證技術(shù)文章中,百佳泰專家將深入淺出介紹不同規(guī)格的USB在認(rèn)證上的重點(diǎn),并針對(duì)SAS 4.0、PCIe最新規(guī)范接口的OCuLink、及光纖線纜AOC(Active Optical Cable),等不同接口的產(chǎn)品,簡(jiǎn)單扼要解釋其特點(diǎn)。此外,我們也會(huì)對(duì)電氣測(cè)試(Electrical Test)、機(jī)械測(cè)試(Mechanical Test)、及環(huán)境測(cè)試(Environmental Test)所需要的儀器和測(cè)試內(nèi)容做一些基本的介紹。

USB 2.0 & 3.0認(rèn)證測(cè)試介紹

依照USB協(xié)會(huì)(USB-IF)的規(guī)范,USB 2.0的測(cè)試流程,分為八種測(cè)試類別(group)。根據(jù)線纜與連接器的不同產(chǎn)品性質(zhì)做為區(qū)分,依序接受電氣性能、機(jī)械特性、及環(huán)境變化的縝密測(cè)試。而電氣測(cè)試、機(jī)械測(cè)試、及環(huán)境測(cè)試又各自包含了許多不同的子測(cè)項(xiàng)。因此,受測(cè)產(chǎn)品會(huì)接受從數(shù)十小時(shí)到長(zhǎng)達(dá)數(shù)百小時(shí)不等的測(cè)試。針對(duì)系統(tǒng)業(yè)者來(lái)說(shuō), USB 2.0連接器得接受數(shù)百小時(shí)的環(huán)境測(cè)試,內(nèi)容包含溫度壽命試驗(yàn)、混合氣體腐蝕試驗(yàn)、熱沖擊試驗(yàn)、及濕度試驗(yàn)。至于USB 2.0線纜(Cable assembly),因?yàn)椴恍璀h(huán)境部份的測(cè)試,因此整體測(cè)試時(shí)間會(huì)相對(duì)地較短。

USB 3.0,又號(hào)稱為Super Speed USB,速度最高能支持5Gbps,因此測(cè)試項(xiàng)目較多。至于USB 3.0的線纜不用接受環(huán)境測(cè)試,所以認(rèn)證測(cè)試時(shí)間上相對(duì)來(lái)說(shuō)不會(huì)那么久。在認(rèn)證規(guī)范上,并不是所有的兩端有連接器配備的線纜就可以稱作為USB線纜,USB協(xié)會(huì)對(duì)此有嚴(yán)格的規(guī)定,唯有USB協(xié)會(huì)制定的連接器樣式才能被視為USB 連接器。也唯有USB協(xié)會(huì)認(rèn)可的線纜類別才可以送測(cè)取得認(rèn)證及Test ID(TID)。不過(guò)如果廠商的產(chǎn)品是屬于標(biāo)準(zhǔn)外規(guī)格的話,百佳泰的客制化服務(wù)團(tuán)隊(duì)也將協(xié)助客戶與協(xié)會(huì)進(jìn)行討論與爭(zhēng)取能夠得到協(xié)會(huì)允許進(jìn)行產(chǎn)品認(rèn)證。

根據(jù)協(xié)會(huì)規(guī)定,任何一個(gè)類別的測(cè)項(xiàng)失敗的話,該類別的全部測(cè)項(xiàng)得重新測(cè)試,這不僅有出貨時(shí)間與金錢成本上的壓力,要如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的癥結(jié),更是廠商最在意的事。因此,擁有一個(gè)值得信賴的驗(yàn)證測(cè)試伙伴是一件非常重要的事。

新規(guī)線纜總覽

 USB 3.1

USB 3.1被稱為USB 3.0的次世代,擁有高達(dá)10Gbps的傳輸速度,并能向下兼容于2.0與3.0。因?yàn)槠涓咚訇P(guān)系,在連接器鐵殼上正反兩面共加了四個(gè)grounding spring,來(lái)抑制EMI與RFI的問(wèn)題。

USB 3.0裸線纜與USB 3.1裸線纜比較

表一:USB 3.0裸線纜與USB 3.1裸線纜比較

從表一可以看到USB 3.1裸線纜和USB 3.0裸線纜在線材特性阻抗試驗(yàn)(Characteristic Impedance Test)和傳遞衰減試驗(yàn)(Insertion Loss Test)測(cè)項(xiàng)上有明顯的差別,顯示為更為嚴(yán)格。而不僅是在線纜部分,USB 3.1相關(guān)的線纜配件、和連接器的測(cè)試規(guī)范都較為嚴(yán)謹(jǐn)。

 USB Type C

有鑒于Apple的Lightning技術(shù)正反兩面都可以使用,USB協(xié)會(huì)也正在開發(fā)Type C,尺寸接近于USB 2.0 Micro B,且也計(jì)劃提供高瓦特?cái)?shù)供電傳輸功能(power delivery)。Type C Receptacle分為Full Featured版本和USB 2.0版本,在Full Featured版為單面12 pin、雙面24 pin的設(shè)計(jì)。2.0版本則將Super speed pairs移除 ,支持正反面連接用。在Type C plug部份只有Full Featured版本,藉由不同的裸線來(lái)區(qū)別Full Featured & 2.0。此外,Type C被視為未來(lái)手持裝置的充電接口,預(yù)計(jì)到2016年時(shí),包含現(xiàn)在正使用Lightning接口的Apple采用Type C接口的機(jī)會(huì)也大大的增加,尤其歐盟正式宣布要統(tǒng)一手機(jī)的充電接口,其推波助瀾之下,將會(huì)增加Type C的普及率。同時(shí),相關(guān)廠商也要注意雖然協(xié)會(huì)沒有針對(duì)轉(zhuǎn)接頭做任何認(rèn)證的要求及規(guī)范,但針對(duì)Type C和USB 3.1標(biāo)準(zhǔn)Type A的轉(zhuǎn)接頭、Type C和USB 2.0 Micro B的轉(zhuǎn)接頭,USB協(xié)會(huì)后續(xù)勢(shì)必將強(qiáng)制規(guī)定要通過(guò)認(rèn)證。

 

圖一 - 左邊為Type C至USB 2.0 Micro B轉(zhuǎn)接頭;右邊為Type C至USB 3.1 Standard A轉(zhuǎn)接頭

圖一:左邊為Type C至USB 2.0 Micro B轉(zhuǎn)接頭;右邊為Type C至USB 3.1 Standard A轉(zhuǎn)接頭

 SAS 4.0

現(xiàn)階段的SAS支持12Gb/s,預(yù)計(jì)到2016年會(huì)變成24Gb/s,而現(xiàn)有的界面將會(huì)改版,會(huì)有全新的設(shè)計(jì)。因?yàn)閹捈哟蟮年P(guān)系,其差分對(duì)(Differential Pair)也會(huì)加多,從原本的四對(duì)變成八對(duì)。除了高頻特性改變之外,原本的機(jī)構(gòu)特性、環(huán)境特性還是會(huì)和SAS 3.0一樣。協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)2016年前會(huì)正式公布詳細(xì)規(guī)格。

OCuLink

待協(xié)會(huì)定義完OCuLink的規(guī)格之后,期許OCuLink能夠支持PCIe Gen 3的8Gb/s、PCIe Gen 4的16Gb/s,且能同時(shí)支持光纖版本和銅線版本,并能運(yùn)用在內(nèi)部以及外部用途上。協(xié)會(huì)希望未來(lái)PCIe SSD在內(nèi)部運(yùn)作時(shí),能透過(guò)OCuLink連接Controller Card和系統(tǒng)。

 Active Optical Cable (AOC)

號(hào)稱下一代線纜/連接器的AOC,較銅線輕薄,因?yàn)槠涔饫w的特性可以克服銅線的長(zhǎng)度限制。AOC并不會(huì)因?yàn)榫€纜長(zhǎng)度的增加而影響其性能表現(xiàn)(performance),例如:200米的HDMI光纖線纜跟1米的HDMI光纖線纜,其性能表現(xiàn)依舊是一樣的。光纖所費(fèi)比銅線高昂,但是并不是貴在線纜的本身,而是兩端的光電組件和IC。

 

AOC比較

表二:五種不同高速接口銅線與光纖線纜傳輸長(zhǎng)度比較

由下表三的眼圖(Eye Diagram)分析可以看到,銅線會(huì)隨著線纜長(zhǎng)度的增加,出現(xiàn)訊號(hào)傳輸衰竭的現(xiàn)象;而光纖線纜不管是20m或是100m,其性能表現(xiàn)并不會(huì)受到影響。然而,即使光纖線纜能夠支持長(zhǎng)米數(shù)應(yīng)用,協(xié)會(huì)也看好未來(lái)趨勢(shì)將會(huì)取代長(zhǎng)米數(shù)的銅線線纜外部運(yùn)用,不過(guò)因?yàn)楣饫w現(xiàn)有技術(shù)上較不能搭配在系統(tǒng)內(nèi)部的折彎與撓曲等配置,所以尚無(wú)法在內(nèi)部線上做廣泛的運(yùn)用,所以銅線線纜并不會(huì)被完全取代,將與之一起并存在市場(chǎng)之上。

表三:銅線線纜與光纖線纜的眼圖比較

表三:銅線線纜與光纖線纜的眼圖比較

線纜與連接器驗(yàn)證概念

在線纜與連接器質(zhì)量驗(yàn)證測(cè)試上,我們專業(yè)測(cè)試團(tuán)隊(duì)建議五個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目:

  • 電氣測(cè)試 Electrical Test (含高頻測(cè)試 High Frequency)
  • 機(jī)械測(cè)試 Mechanical Test
  • 環(huán)境測(cè)試 Environmental Test
  • 認(rèn)證與兼容性測(cè)試 Compliance Test Service
  • 情境模擬測(cè)試 Scenario Test Service

我們以環(huán)境測(cè)試作為舉例:一項(xiàng)產(chǎn)品的效能、穩(wěn)定度與整體質(zhì)量可能受到諸多環(huán)境因素的影響,像是溫度、濕度、高度、機(jī)械沖擊與震動(dòng)等等,對(duì)許多制造廠商而言,要掌握產(chǎn)品在不同情境下的真實(shí)表現(xiàn)與容限更是非常棘手的難題。因此,廠商需要專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備儀器,能夠完整重現(xiàn)這些產(chǎn)品在真實(shí)世界中可能遭遇的種種狀況,并點(diǎn)出問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)所在。

而上述的五個(gè)重點(diǎn)測(cè)試項(xiàng)目中,「情境模擬測(cè)試」是屬于綜合其他三種項(xiàng)目的混合型測(cè)試?,F(xiàn)實(shí)環(huán)境總是復(fù)雜且殘酷的,為了要確保廠商的產(chǎn)品質(zhì)量貼近于真實(shí)世界,我們?cè)O(shè)計(jì)了一些情境測(cè)試,模擬真實(shí)的環(huán)境狀況,進(jìn)行電氣、機(jī)械和環(huán)境測(cè)試。如圖二所示,上山下海的汽車比一般的消費(fèi)型電子產(chǎn)品更會(huì)接觸到不同的極端使用環(huán)境,因此車機(jī)里面的線纜需要接受一系列包含:溫度、濕度、高度、震動(dòng)、機(jī)械沖擊…等較為嚴(yán)苛的試驗(yàn),才能忠實(shí)呈現(xiàn)在不同使用情境之下時(shí),產(chǎn)品的質(zhì)量是否能維持效能表現(xiàn),以免日后產(chǎn)品產(chǎn)生問(wèn)題會(huì)有更高的回收成本與客訴問(wèn)題。

 

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圖二:情境模擬測(cè)試─模擬汽車在真實(shí)情境的使用狀況

不同線纜與連接器有不同的特性,需要完整的高階測(cè)試儀器與環(huán)境,諸如端子強(qiáng)度測(cè)試儀、線纜搖擺測(cè)試器、震蕩測(cè)試儀、X光測(cè)試儀、焊錫性測(cè)試儀器、溫變沖擊試驗(yàn)機(jī)、耐壓測(cè)試儀、蒸氣老化與鹽水噴灑測(cè)試儀等,才能提升測(cè)試效率并完整驗(yàn)證產(chǎn)品的質(zhì)量。

 

測(cè)試儀器一覽表

表四:應(yīng)用在線纜與連接器的測(cè)試儀器一覽表

百佳泰的線纜與連接器專業(yè)測(cè)試中心為USB協(xié)會(huì)(USB-IF)正式授權(quán)的「USB線纜與連接器測(cè)試實(shí)驗(yàn)室(Cable Assemblies and Connector Labs)」,能提供USB 2.0與USB 3.0、3.1規(guī)格版本的線纜與連接器完整相符性認(rèn)證測(cè)試,百佳泰也是HDMI協(xié)會(huì)認(rèn)可的HDMI線纜專屬測(cè)試實(shí)驗(yàn)室。除了認(rèn)證測(cè)試之外,亦能針對(duì)各式不同技術(shù)規(guī)格的線纜與連接器如HDMI連接器,以及DisplayPort、MHL、SATA等,提供包括高頻訊號(hào)、機(jī)械特性、電氣性能、及環(huán)境變化等類別的精密測(cè)試與驗(yàn)證。更多相關(guān)信息,歡迎洽詢百佳泰service@allion.com

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V-by-One? HS:新一代高分辨率屏幕傳輸技術(shù)與解決方案 http://wsmcp.cn/v-by-one-hs%ef%bc%9a%e6%96%b0%e4%b8%80%e4%bb%a3%e9%ab%98%e5%88%86%e8%be%a8%e7%8e%87%e5%b1%8f%e5%b9%95%e4%bc%a0%e8%be%93%e6%8a%80%e6%9c%af%e4%b8%8e%e8%a7%a3%e5%86%b3%e6%96%b9%e6%a1%88/ Sun, 06 Jan 2013 16:00:00 +0000 http://wsmcp.cn/v-by-one-hs%ef%bc%9a%e6%96%b0%e4%b8%80%e4%bb%a3%e9%ab%98%e5%88%86%e8%be%a8%e7%8e%87%e5%b1%8f%e5%b9%95%e4%bc%a0%e8%be%93%e6%8a%80%e6%9c%af%e4%b8%8e%e8%a7%a3%e5%86%b3%e6%96%b9%e6%a1%88/ 不論是智能型手機(jī)、智能電視、平板電腦或蓄勢(shì)待發(fā)的AIO(All-in-One)計(jì)算機(jī),在追求面板本身的輕薄外型之余,最重要的即是其屏幕的高分辨率。而所謂的分辨率,除了面板本身的顯示技術(shù)外,具備高傳輸速度的外部接口與各種內(nèi)部影像接口解決方案也日趨重要。換言之,新一代的數(shù)字影像顯示接口將帶動(dòng)上述終端裝置在內(nèi)部、外部影像傳輸接口的技術(shù)典范轉(zhuǎn)移外,也讓更多創(chuàng)新的影像接口規(guī)格陸續(xù)問(wèn)世,藉以實(shí)現(xiàn)多屏幕(multi-screens)、跨屏幕(cross-screens)等無(wú)縫接軌的高畫質(zhì)視覺體驗(yàn)。

在外部影像傳輸接口部分,我們熟知的已有MHL或MyDP等行動(dòng)裝置傳輸接口,其技術(shù)為透過(guò)接口和纜線來(lái)實(shí)時(shí)傳輸高畫質(zhì)影像訊號(hào)。另一方面,內(nèi)部影像傳輸接口傳統(tǒng)上都是倚靠「低電壓差動(dòng)訊號(hào)(LVDS,Low-Voltage Differential Signaling)」內(nèi)部接口,其為筆記本電腦與電視中的圖像處理器與顯示器之間接口數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓餐?biāo)準(zhǔn)。然而,隨著未來(lái)終端裝置對(duì)屏幕分辨率和傳輸速度的要求越來(lái)越高;明顯地,內(nèi)部影像傳輸接口正面臨新一波的技術(shù)演進(jìn),而LVDS的應(yīng)用已無(wú)法支持新一代的傳輸所需,例如日益強(qiáng)大的顯示功能、3D影像、高速4倍影像切換以及優(yōu)化的多位色彩重現(xiàn)。因此,越來(lái)越多的開發(fā)者正積極研發(fā)新的內(nèi)部接口技術(shù),準(zhǔn)備將技術(shù)轉(zhuǎn)移至新一代的「后LVDS(Post-LVDS)」接口,包括V-by-One HS、HDwire、iDP或是eDP等等技術(shù),都是為了能提高面板的分辨率之余,同時(shí)不影響產(chǎn)品輕薄化的設(shè)計(jì),以彌補(bǔ)LVDS的不足,成為未來(lái)相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的重心。

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此次我們要介紹的是由日本THine Electronics, Inc.所研發(fā)的V-by-One® HS技術(shù),未來(lái)將成為數(shù)字顯示接口技術(shù)后LVDS的解決方案之一。V-by-One® HS是利用1對(duì)線纜來(lái)傳輸高畫質(zhì)影像的新技術(shù),由1到8組訊號(hào)配對(duì)組合,每組訊號(hào)的最大傳輸速度為3.75 Gbps/秒,總體訊號(hào)線輸出從4pin到18pin左右。另外,V-by-One® HS的IC支持二條順向通道;支持最高4K×2K、更新頻率240Hz、每個(gè)色彩12位(使用于多個(gè)IC上的三十二條通道)。特別的是,V-by-One® HS也將支持各種3D影像訊號(hào)與媲美電影院的高畫質(zhì)解析,例如縱橫比為21:9、像素為2560×1080的影像訊號(hào)傳輸。未來(lái)在實(shí)際應(yīng)用層面舉凡智能型電視、多功能打印機(jī)、防盜監(jiān)控錄像機(jī)以及車用導(dǎo)航/倒車后視系統(tǒng)等影像傳輸裝置,只需透過(guò)V-by-One® HS標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)如減少傳輸線、連接器以及EMI濾波器等方法,就能增進(jìn)影像質(zhì)量、簡(jiǎn)化繁雜的傳輸線路以及減少整體系統(tǒng)的耗材與成本。

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盡管V-by-One® HS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍屬于剛起步的階段,但隨著用戶對(duì)屏幕傳輸技術(shù)與接口的高質(zhì)量需求,市場(chǎng)滲透度絕對(duì)是指日可待。而百佳泰身為各大技術(shù)協(xié)會(huì)的核心會(huì)員之一,多年來(lái)持續(xù)參與各種標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的開發(fā)歷程、支持相關(guān)規(guī)格的營(yíng)銷與推廣活動(dòng)。因此,我們未來(lái)會(huì)持續(xù)為各位追蹤并鎖定各式新規(guī)技術(shù)的發(fā)展,包括所有內(nèi)部影像傳輸接口技術(shù)如V-by-One HS、HDwire、iDP以及eDP等;外部影像傳輸接口技術(shù)如DisplayPort、MHL、HDMI以及Thunderbolt等,透過(guò)百佳泰專業(yè)技術(shù)的垂直、水平整合,提供全方位的屏幕傳輸技術(shù)服務(wù)與解決方案。

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USB 3.0實(shí)測(cè)評(píng)鑒與報(bào)告:快速領(lǐng)略問(wèn)題癥結(jié)與解決方案 http://wsmcp.cn/usb-3-0%e5%ae%9e%e6%b5%8b%e8%af%84%e9%89%b4%e4%b8%8e%e6%8a%a5%e5%91%8a%ef%bc%9a%e5%bf%ab%e9%80%9f%e9%a2%86%e7%95%a5%e9%97%ae%e9%a2%98%e7%97%87%e7%bb%93%e4%b8%8e%e8%a7%a3%e5%86%b3%e6%96%b9%e6%a1%88/ Sun, 05 Aug 2012 16:00:00 +0000 http://wsmcp.cn/usb-3-0%e5%ae%9e%e6%b5%8b%e8%af%84%e9%89%b4%e4%b8%8e%e6%8a%a5%e5%91%8a%ef%bc%9a%e5%bf%ab%e9%80%9f%e9%a2%86%e7%95%a5%e9%97%ae%e9%a2%98%e7%97%87%e7%bb%93%e4%b8%8e%e8%a7%a3%e5%86%b3%e6%96%b9%e6%a1%88/ 根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)In-Stat年初所公布的報(bào)告指出,USB 3.0的外圍應(yīng)用出貨量在2011年大約為7000萬(wàn)部,到了2014年將蓬勃發(fā)展并飆破10億部。同時(shí)他們也預(yù)估在2015年時(shí),筆記本電腦將成為USB 3.0接口的最大載具,屆時(shí)將約有50億個(gè)外圍應(yīng)用可搭載不同形式的USB接口,包含電腦、手機(jī)、主機(jī)外殼、消費(fèi)性電子以及影音多媒體等產(chǎn)品。換言之,隨著消費(fèi)性電子產(chǎn)品的功能特性不斷升級(jí),市場(chǎng)規(guī)模也隨之起舞與擴(kuò)張,越來(lái)越多應(yīng)用都需要高帶寬的傳輸速度來(lái)滿足消費(fèi)者的使用情境與體驗(yàn),而USB 3.0即是目前所提出的最佳解決方案之一。除了數(shù)據(jù)傳輸速度比USB 2.0快上10倍外,更向下兼容目前已廣泛被使用的傳統(tǒng)USB產(chǎn)品,進(jìn)階后的電源管理系統(tǒng)不但能提高80%的供電率以提升充電效能外,更能以低功耗的狀態(tài)執(zhí)行作業(yè)以延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。In-Stat更指出,Intel推出的Ivy Bridge處理器將首次內(nèi)建并原生支持USB 3.0功能,再搭配Microsoft新一代操作系統(tǒng)Windows 8的推出,將成為普及USB 3.0的一大動(dòng)力,也意味著USB 3.0未來(lái)全面滲透市場(chǎng)的無(wú)限可能。

不可否認(rèn)地,USB技術(shù)已然成為鏈接個(gè)人電腦/手機(jī)與外部設(shè)備的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足不斷成長(zhǎng)的數(shù)據(jù)帶寬傳輸速度與需求,USB-IF在2008年正式公布了USB 3.0的技術(shù)規(guī)格,同時(shí)也帶來(lái)新的設(shè)計(jì)/測(cè)試的挑戰(zhàn);在經(jīng)過(guò)4年時(shí)間的市場(chǎng)探索與技術(shù)磨合,越來(lái)越多支持USB3.0產(chǎn)品上市,大家都期許能有更高速、更節(jié)能的USB產(chǎn)品。而為了達(dá)成這項(xiàng)技術(shù)規(guī)格的質(zhì)量穩(wěn)定與效能保障,從促進(jìn)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化入手,建立一套完整的測(cè)試解決方案絕對(duì)是各家廠商在驗(yàn)證或推出USB 3.0應(yīng)用產(chǎn)品的必經(jīng)之路。因此,百佳泰特別針對(duì)在實(shí)際驗(yàn)證USB 3.0兼容性測(cè)試時(shí),比較常遇到的問(wèn)題跟分析做一些分享,希望可以提供廠商在開發(fā)產(chǎn)品時(shí)一個(gè)參考準(zhǔn)則。

USB 3.0的兼容性測(cè)試主要分為兩個(gè)類別,裝置端(device)與主機(jī)端(host)。在裝置端的部分,必須通過(guò)「互操作性測(cè)試」(xHCI Interoperability test)的檢驗(yàn),其主要是針對(duì)所有USB 3.0的產(chǎn)品架構(gòu)所作的裝置互操作性測(cè)試,讓各種USB 3.0產(chǎn)品能與其他裝置有效地互通并協(xié)同運(yùn)作,不會(huì)因?yàn)檐洝⒂布姹镜牟煌?。在主機(jī)端部分,除了作互操作性測(cè)試外,還得進(jìn)行另一項(xiàng)名為「向后兼容測(cè)試」(xHCI Backwards compatibility test)的驗(yàn)證,其測(cè)試標(biāo)的除了整個(gè)USB產(chǎn)品架構(gòu)外,xHCI controller還必須與現(xiàn)不同的USB產(chǎn)品(known good device)作測(cè)試,以確保不同的USB產(chǎn)品在這個(gè)主機(jī)端上能夠正常的運(yùn)作。我們可以發(fā)現(xiàn),USB 3.0的推出除了代表速度與效能的技術(shù)提升外,為了確保與前代技術(shù)與裝置的兼容性,類似的互操作性與向后兼容測(cè)試勢(shì)必非常重要,才能讓原本的USB技術(shù)維持零落差的技術(shù)條件與使用情境。與USB 2.0測(cè)試不同的是,某些測(cè)試上的問(wèn)題肇因是單單發(fā)生在USB 3.0測(cè)試當(dāng)中,這也意味著即使USB 2.0已高普及化,但在實(shí)際驗(yàn)證USB 3.0時(shí)還是會(huì)遇到許多新的難題,值得廠商與我們?nèi)ヒ灰豢朔鸵呻y解答。

 

問(wèn)題分享一:最低SSC延展幅度不符合規(guī)范(±300 PPM)。

在Electrical Test的部分,由于USB 3.0的傳輸速率高于USB 2.0有十倍之多, EMI(Electromagnetic interference)的影響也相對(duì)嚴(yán)重;因此,在USB 3.0的規(guī)范中加入了SSC(Space Spectrum Clock)技術(shù)規(guī)范,其目的即是透過(guò)SSC來(lái)降低EMI所帶來(lái)的效應(yīng),以確保USB 3.0的訊號(hào)質(zhì)量不會(huì)受到影響。在USB 2.0時(shí)期,由于屬較低的傳輸速率,受到EMI的干擾也較輕,因而未將SSC技術(shù)納入規(guī)范;然而,隨著USB 3.0的高速傳輸能力上升,間接地越容易受到EMI的干擾。因此,在USB 3.0的測(cè)試規(guī)范中,也特別去測(cè)試其SSC此技術(shù)來(lái)驗(yàn)證電子訊號(hào)的質(zhì)量。

根據(jù)SSC技術(shù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)指出,其量測(cè)出的triangle訊號(hào)圖,其上下展幅為: ±300 ppm(Min);-3700 ~ -5300 ppm(Max)。我們可以從圖一的案例發(fā)現(xiàn),其最低的展幅為333 ppm,并不在正常規(guī)范內(nèi)。緊接著,我們著手進(jìn)行疑難解答的動(dòng)作,發(fā)現(xiàn)在這個(gè)情境中的問(wèn)題肇因即為不正確的負(fù)載電容振蕩電路的輸出頻率偏移,進(jìn)而造成SSC展幅偏移。因此,透過(guò)改變負(fù)載電容來(lái)調(diào)整輸出頻率,從16pF調(diào)成20pF(表一),其最低的展頻幅度為204 ppm(圖二),已符合SSC技術(shù)規(guī)范要求。換言之,其問(wèn)題肇因即是晶體振蕩電路的電容負(fù)載值。

 

問(wèn)題分享二:LFPS低頻周期信號(hào)的振幅不符合規(guī)范(800 mV<= X <=1.200mV

在驗(yàn)證USB 3.0的過(guò)程中,另一項(xiàng)重要的測(cè)試LFPS(Low Frequency Periodic Signaling)信號(hào),目的為驗(yàn)證LFPS在經(jīng)過(guò)一定的傳輸信號(hào)長(zhǎng)度后,其衰減值是否仍在規(guī)范之內(nèi),以確保USB 3.0的傳輸速度與質(zhì)量。

首先,根據(jù)USB 3.0的規(guī)范指出,其LFPS差分訊號(hào)的正常范圍應(yīng)屬800 mV至1200mV之間。在測(cè)試我們選用的USB3.0產(chǎn)品時(shí)發(fā)現(xiàn),其差分訊號(hào)測(cè)得604.4mV,并不符合協(xié)會(huì)規(guī)范。因此,我們從訊號(hào)的衰減因素著手進(jìn)行解決方案,發(fā)現(xiàn)原因是由訊號(hào)復(fù)元組件也就是Repeater(Redriver)所造成,現(xiàn)今許多裝置為了方便消費(fèi)者使用,外嵌許多USB接口,但不是每個(gè)接口都直接建置在主機(jī)版上,為了讓更多的USB接口可以延伸到各個(gè)位置,需要透過(guò)額外加的Cable來(lái)延長(zhǎng),這時(shí)訊號(hào)的傳遞就可能受到Chip與接口傳輸距離過(guò)長(zhǎng)造成訊號(hào)質(zhì)量嚴(yán)重衰減。此時(shí)透過(guò)Repeater可讓原始訊號(hào)在經(jīng)過(guò)延長(zhǎng)后的傳輸距離后作一個(gè)重整與還原的動(dòng)作,使訊號(hào)維持一定的強(qiáng)度。但Repeater的參數(shù)(EX: Gain)若調(diào)整不正確,將會(huì)造成錯(cuò)誤的行為及振幅,而在我們重新更換過(guò)Repeater之后,立即發(fā)現(xiàn)如圖四的結(jié)果,其差分訊號(hào)下降至1080.4mV并符合協(xié)會(huì)規(guī)范。

這項(xiàng)問(wèn)題肇因即可說(shuō)明,如果USB 3.0主機(jī)芯片和連接器之間的距離太長(zhǎng),就會(huì)出現(xiàn)訊號(hào)幅度明顯衰減的狀況。若為了改善此情況而加入Repeater,其參數(shù)必須調(diào)整至一個(gè)最適當(dāng)?shù)闹怠epeater所重整還原出來(lái)的訊號(hào)不一定符合系統(tǒng)或規(guī)范要求,有時(shí)候訊號(hào)經(jīng)過(guò)Repeater的重整還原之后,雖然訊號(hào)強(qiáng)度得到了補(bǔ)償;但因參數(shù)調(diào)整不正確,使其訊號(hào)振幅過(guò)大超出規(guī)范,所以Repeater的使用需要經(jīng)過(guò)精密的設(shè)定與驗(yàn)證,才能得到最正線的傳輸訊號(hào)的穩(wěn)定質(zhì)量。

 

問(wèn)題分享三:從hybrid sleep恢復(fù)后,系統(tǒng)會(huì)發(fā)生重置動(dòng)作或USB裝置無(wú)法續(xù)傳。

不同于前兩項(xiàng)屬于electrical或硬件端的問(wèn)題,我們觀察到也有因?yàn)檐浖O(shè)定而導(dǎo)致測(cè)試失敗。這次我們用USB協(xié)會(huì)定義使用的三項(xiàng)USB產(chǎn)品(known good device)來(lái)作主機(jī)軟件端的兼容性測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn),其中一項(xiàng)產(chǎn)品在從睡眠模式(hybrid sleep)中恢復(fù)后,會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)reset或USB傳輸中斷的狀況。根據(jù)協(xié)會(huì)規(guī)范,當(dāng)USB正在傳輸檔案時(shí),即使進(jìn)入睡眠模式后再重新啟動(dòng),應(yīng)要做續(xù)傳的動(dòng)作,如果發(fā)生停止或reset的狀況即為測(cè)試失敗。

因此,我們從這個(gè)問(wèn)題肇因可以發(fā)現(xiàn)USB傳輸效能與系統(tǒng)供電的關(guān)聯(lián)性。其他兩項(xiàng)USB產(chǎn)品皆是屬于Self -Power的產(chǎn)品,因此在系統(tǒng)進(jìn)入hybrid sleep后在重新復(fù)蘇啟動(dòng)OS時(shí),由于產(chǎn)品自我供電的特性,使產(chǎn)品不會(huì)因?yàn)樗B接的Host中斷V_BUS供電而在回到操作系統(tǒng)時(shí)做reset的動(dòng)作,使原本的傳輸中斷。反之,在這個(gè)測(cè)試出現(xiàn)失敗的產(chǎn)品中,因?yàn)槭菍貰us-Power產(chǎn)品,其供電接來(lái)自于所連接的Host,因此從hybrid sleep蘇醒時(shí),其產(chǎn)品會(huì)因Host供應(yīng)的V_BUS不足(或中斷)導(dǎo)致來(lái)不及在回到操作系統(tǒng)前完成resume的動(dòng)作,造成reset或中斷傳輸?shù)膭?dòng)作?;旧?,我們推測(cè)其為產(chǎn)品BIOS的問(wèn)題,因此在我們更換過(guò)產(chǎn)品的BIOS后,即可解決此供電狀況的問(wèn)題(如圖五和圖六)。特別的是,我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)今許多USB產(chǎn)品為了主打省電的功能,各家的BIOS都不盡相同;但為符合協(xié)會(huì)規(guī)范,其最低要求是系統(tǒng)從hybrid sleep的狀態(tài)恢復(fù)時(shí),至少要能來(lái)得及反應(yīng)并啟動(dòng)OS,才不會(huì)造成其他裝置動(dòng)作出現(xiàn)中斷或系統(tǒng)發(fā)生reset的情況。

 

問(wèn)題分享四:USB 3.0兼容性測(cè)試時(shí)最常遇到的問(wèn)題之一,韌體不兼容造成藍(lán)屏(BOSD,Blue Screen of Death)狀況

在了解整個(gè)問(wèn)題肇因前,我們得先知道在作USB 3.0測(cè)試時(shí),必須手動(dòng)開啟「Driver Verifier」此指令,目的為讓這個(gè)指令去監(jiān)視所有g(shù)old tree上裝置的運(yùn)作狀態(tài),這也是協(xié)會(huì)規(guī)范所指定的動(dòng)作之一。再者,我們?cè)谧鱑SB 3.0兼容性測(cè)試時(shí),只要出現(xiàn)藍(lán)屏(BSOD)便會(huì)判定為測(cè)試失敗。根據(jù)上述,這個(gè)階段的問(wèn)題肇因即是發(fā)生在當(dāng)待測(cè)物裝置在某廠商芯片組的USB 3.0筆記本電腦上時(shí),接著我們?cè)僮髡麄€(gè)gold tree的兼容性測(cè)試時(shí),會(huì)不定時(shí)的發(fā)生藍(lán)屏狀況。為了解決此問(wèn)題,我們發(fā)現(xiàn)在開啟Driver Verifier后會(huì)有一個(gè)預(yù)設(shè)旗標(biāo)值(flags),其默認(rèn)值為「0x7F」,這會(huì)讓USB裝置上的driver與系統(tǒng)controller driver產(chǎn)生沖突情形,因此造成藍(lán)屏的現(xiàn)象。而根據(jù)與USB協(xié)會(huì)及AMD討論出來(lái)的解決方式,即是把旗標(biāo)職從「0x7F」改成「0x9ab」,藍(lán)屏問(wèn)題集獲得改善。

一般來(lái)說(shuō),獲得越多環(huán)境資源的driver理當(dāng)能正常運(yùn)作,因此建構(gòu)這個(gè)最低需求環(huán)境的Driver Verifier指令,為的就是讓gold tree上所有的device 及controller driver最嚴(yán)苛的環(huán)境之下,還能夠正常的運(yùn)作。相反地,如果driver在這個(gè)環(huán)境條件下測(cè)試會(huì)造成藍(lán)屏,就代表這個(gè)裝置不符合規(guī)范;能通過(guò)這個(gè)最低資源、環(huán)境條件的測(cè)試,才能確保各產(chǎn)品兼容的完整性。

 

問(wèn)題分享五:選配的電纜質(zhì)量也很重要,會(huì)間接影響USB影、音輸出質(zhì)量

我們?cè)谧鱑SB 3.0向后兼容測(cè)試(backwards test)時(shí),必須全面檢測(cè)gold tree上的所有裝置的兼容性,例如耳機(jī)、鼠標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)或打印機(jī)等等。在測(cè)試時(shí),我們一樣透過(guò)Driver Verifier的動(dòng)作來(lái)讓系統(tǒng)運(yùn)作條件與鏈接環(huán)境保持在最低限度,并藉此觀察gold tree上所有裝置的運(yùn)作情況。在此發(fā)現(xiàn)幾項(xiàng)audio與video質(zhì)量問(wèn)題,例如耳機(jī)發(fā)生明顯的音頻噪音、網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)發(fā)生明顯的影像延遲或視頻噪聲。而這些裝置在軟、硬件測(cè)試方面皆沒有發(fā)生問(wèn)題,卻在作全面兼容性時(shí)發(fā)生問(wèn)題,因此我們把目光聚焦在cable上。也就是說(shuō),不論是測(cè)試和一般用途的USB 3.0 cable,質(zhì)量的良劣是非常重要的,如果選配低質(zhì)量的USB 3.0 cable,會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤率提高,造成數(shù)據(jù)傳輸性能下降、傳輸?shù)臅r(shí)間不穩(wěn)定等等狀況。因此,cable的質(zhì)量會(huì)影響影音傳輸,不同廠商的cable也會(huì)有不同的結(jié)果,如果cable的帶寬被耗盡,就會(huì)有噪音出現(xiàn)進(jìn)而影響質(zhì)量。

綜合上述,我們這次的目標(biāo)雖然是在探討USB 3.0驗(yàn)證的其中幾個(gè)關(guān)鍵議題,但我們也可從中發(fā)現(xiàn),USB 3.0與USB 2.0除了在傳輸速度有所不同外,在許多的技術(shù)深度上也比USB2.0更進(jìn)階。也就是說(shuō),相關(guān)USB廠商在開發(fā)USB 3.0裝置時(shí),不能僅秉持過(guò)往USB 2.0的技術(shù)思維,必須透過(guò)更深入的研究、技術(shù)資源與精力投入,才能找出關(guān)鍵的技術(shù)升級(jí)模式和相關(guān)問(wèn)題解決方案,才能讓市面上所有的USB產(chǎn)品達(dá)到兼容性的理想目標(biāo)。市面上USB產(chǎn)品與應(yīng)用越來(lái)越普及,百佳泰除了有一系列的USB測(cè)試方案外,也針對(duì)這些驗(yàn)證過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題肇因作出規(guī)劃性的報(bào)告,提供相關(guān)廠商問(wèn)題偵錯(cuò)與肇因的協(xié)尋與技術(shù)支持。本文章就是謹(jǐn)以專業(yè)實(shí)驗(yàn)室角度,勾勒出幾項(xiàng)我們發(fā)現(xiàn)的重點(diǎn)項(xiàng)目與大家分享,讓大家一起為提升USB 3.0效能表現(xiàn)有個(gè)溝通合作的平臺(tái),提供USB廠商在研發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí),一個(gè)質(zhì)量保障的參考與技術(shù)咨詢。如有任何關(guān)于USB 3.0認(rèn)證、測(cè)試或技術(shù)支持等疑問(wèn),歡迎徑洽百佳泰。

 

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