原创 一文看懂USB Type-A高频治具的重要性

USB从问世以来，至今发展已有近30年的历史，从最早的USB1.0到现今的USB4，其接口包含了USB Type-A、Type-B与Type-C。USB 规范随着科技进步不断更叠，不仅在传输速度不断提升，在应用领域亦不断扩增。

百佳泰在此篇文中将着墨大家普遍使用在PC或大型设备上的Type-A界面。虽然Type-A接口在技术上已是相当久的产品，在速度上兼容了低速USB2.0 (480Mbps) 以及高速Superspeed (5Gbps) / Superspeed+(10Gbps)，但正因这种设计方式，代表着厂商在设计连接器时，更要注意在内部讯号pin的排列设计方式是否适当，而能减少互扰的情况发生。

USB Type-A界面蕴含潜在风险

如前所述，虽然Type-A接口已是技术很成熟的产品，但由于中小型传产可能对于PCB的设计以及制作能力不甚孰悉，导致可能无法制作出可以通过协会认证标准的高频治具板。再者，Type-A接口虽然是一个标准，但外部讯号pin脚的设计可以有SMD或是Dip的方式，以及每个讯号pin间的距离以及宽度并未强制规定，因此会依据不同的设计而有不同的排列，这在高频的电磁波运行上就可能会产生不同的干扰，所以在高频治具板的设计上就须多加以斟酌考虑。此外，以应用在主机Host上双层、三层、四层设计的Type-A接口来说，这些和单层设计的Type-A相比来说更是复杂了

解决方案

以USB Type-A界面最高的USB 3.1来看，高频认证项目有Attenuation、Differential Impedance与Near-End and Far-End Crosstalk等项目。依照经验，过往客户在每个项目或上多或少皆会有Fail的情况发生，但因连接器设计上的不同，所以解决方式也会有所差异，以下列举两个案例来观之：

Case 1

A公司的USB3.0 Type-A Receptacle Connector 其 D+&D-pin SMD pad面积大，造成接触面 Impedance偏低的状况发生。

Solution

此案在高频版制作过程设计中，对 D+ &D-的阻抗设计做最佳的匹配调整，避免在之后的测试会因此而有所差异而Fail。

PCB Tweaked后量测

Case 2

B公司的USB3.0 Type-A Receptacle Connector 设计为pin脚为包覆在铁壳内的设计，测试后此设计会造成 Near End Crosstalk (SS：TX/RX)超过协会规范 (3.6mV)而Fail。

Solution

经过验证，其问题点为铁壳内部的GND与PCB接地性不佳所造成，透过加强内外部铁壳与PCB GND连接，使其讯号完整性提高而Pass。

PCB Tweaked后量测

在解决问题的过程中，使用「专业高频的仪器设备，搭配丰富的项目经验与知识」，便能提供精确的量测结果，并创造多元的解决方案。