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  • 热度 7
    2021-3-4 12:19
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    随着科技的日新月异,高速影音数据传输的需求也不断进化,例如 HDMI 的规范从 HDMI 2.0 发展到 HDMI 2.1 ,传输速率由 6.0 Gbps 发展至为 12Gbps ,让影像传输的效率更上一层楼;又如 USB 3.2 Gen 2 的最大传输速度为 10 Gbps ,为了让速度快上加快, USB-IF 协会已推出 USB 4 Gen3 让传输速度跃升至双通道 40Gbps. 然而,当用户在追求绝佳传输质量与实时性的那一刻,线材的稳定性和优劣必然会直接影响到使用者体验;举例来说,当使用者将未认证的线缆插上设备后,常会发生装置无反应的情况。 一. 阻抗不匹配 (Impedance NOT Matching) 阻抗匹配( Impedance Matching )是指为了使信号功率能从信号源( source )到负载( load )得到最有效的传递,让信号在传递过程中尽可能不发生反射现象。 Issue :阻抗不匹配若发生时,会形成反射、能量无法传递,不仅降低效率还会产生震荡、辐射、干扰等不良影响。 二. 串音干扰 (Crosstalk) 两条信号线之间的耦合干扰现象,可分为近端及远程干扰。 Issue :串音干扰发生时,会影响信号完整性。 三 . 频域的衰减 (Attenuation) 高频信号由 A 传递至 B ,于传输过程中产生的信号损失以及各种损耗成分的总和。 Issue :频域的衰减发生时,会造成信号传导不良,降低效率等不良影响。 四 . 反射损失 (Return Loss) 高频信号由 A 传递至 B ,于传输过程中产生的信号损失以及各种损耗成分的总和。 Issue :频域的衰减发生时,会造成信号传导不良,降低效率等不良影响。 五 . 衰减串音比 ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio) 远程串音与衰减的差值。 Issue :当 ACR 发生时,即代表 Crosstalk 与 Insertion Loss 可能也有相应的问题发生,造成信号完整性可能有所影响及讯号效率降低的不良情况产生。 高频治具解决方案应用于实际案例 我们以测试验证和实际上遇到的案例提供客制化高频治具解决方案,可逐一对应,让您的产品无论从开发初期到上市都能保有良好的质量。以下为百佳泰在高频治具设计上所搜集的一些案例: Example 1 : 待测物 pin 脚与治具板连接处,接触面所造成的阻抗不匹配( Impedance not Matching ) : 解决方案 :减少待测物 pin 脚与治具板连接处,因电容效应过大而造成阻抗偏低的影响。 Example 2: 客户连接器加工方式所造成的 Insertion Loss 影响 解决方案 :改善加工方式,减少 Insertion Loss 。 Example 3: 同一平面,相邻太近的 Trace ,造成 Crosstalk 的现象 解决方案 :相邻的 Differential pair 采不同层面的走线方式,减少信号太近造成的串音干扰。同时利用贯穿孔( via ),缩短信号的 Return Path 。 Example 4: HDMI ACR Test Failed 解决方案 :由于 ACR 是测试 远程串音与衰减的差异值,藉由减少 Crosstalk & Insertion Loss 来让 ACR test 更容易通过。 高频常见问题与改善方案案例分享 为协助您的产品从开发初期到上市都能拥有良好的质量,百佳泰搜集了实际测试中最常发生问题的以下三个 Potential Risks ,以此作为分享 : n Impedance not matching 阻抗不匹配 n Attenuation 衰减 n Crosstalk 串音干扰 案例 1 : A 公司的 HDMI 2.1 Receptacle Connector 测试时, Receptacle 端的 CLK Trace 阻抗就算为 95. 809Ω ,但 Insertion Loss 表现不见得为佳。 Impedance: 95.809Ω ( 改善前 ) : Insertion Loss ( 改善前 ): 解决方案 : 连接器加工方式所造成的 Insertion Loss 影响,重新检视 Receptacle 端的焊接问题 , 即有所改善 , 所谓眼见不一定为凭 , 即为此例。 Insertion Loss ( 改善后 ) : 案例 2 : B 公司的 USB3.0 Type A Receptacle Connector 其 D+ & D- pin SMD pad 面积大,焊接时更要注意阻抗匹配的问题,否则容易造成接触面 Impedance 偏低的状况发生。 解决方案 : 此例的焊锡量要少,并确保 connector pin 与 PCB pad 平贴,才能减低 connector pin 与 PCB pad 接触面阻抗不匹配的情况发生。 改善后 : 案例 3 : C 公司的 TBT3 的 Receptacl e C onnector 其 RX2_P & RX2_N IRL(Integrated Return Loss) 在标准附近未过, PCB 阻抗设计或是 connector 内部设计都有可能是原因之一。 解决方案 : 经过比对确认 , 此案例虽然 Trace 设计阻抗为 50Ω ,但实际状况下阻抗却不见得会落在 50Ω 左右,故设计时可提高 PCB 设计阻抗以避免此风险。 改善后 : 案例 4 : D 公司的 Type A Receptacle connector 设计为 pin 脚为深入铁壳内的设计 , 测试过后此设计会造成 Near End Crosstalk(SS : TX/RX) 超过协会规范 (3.6mV) 而F ail 。 解决方案 : 经过验证,其问题点为铁壳内部的 GND 所造成,加强内外部铁壳与 PCB GND 连接其信号完整性才会提高而通过规范。 改善后 : 3.5948mV 案例 5 : E 公司的 HDMI 2.1 Receptacle Connector 为 Dip 孔设计型式 , 因其本身连接器设计之故 , 测试时会有 CLK Insertion Loss Fail 的情况发生。 Insertion Loss FAIL ( 改善前 ) : 解决方案 : 调整 Dip 孔与 GND 距离 , 使其 Impedance 升高或降低 , 再观察 Insertion Loss 变化 , 此案为降低阻抗即能有所改善。 Insertion Loss Pass ( 改善 后 ) : 高频治具的开发设计,俨然已成为连接器、线缆验证不可或缺的一环。 通过以上所举例出的的案例,都显示出高频设计上的一些不能轻忽的要点,从设计规划、治具焊接、再到加工方式,每一步的操作都会影响到高频性能。尤以焊接部分为例,轻则影响信号表现,重则阻抗不匹配或是 IL 以及 RL 不佳而使高频信号失真,这是在高频版设计上所不能轻忽的。
  • 热度 3
    2021-2-3 09:44
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    HDMI® Cable/Connector 全面解析
    原创声明 作者: GRL 实验室 / 胡智钧 Jeff Hu 高解析多媒体影音接口( High Definition Multimedia Interface, HDMI® )是一种在家电以及 3C 产品上相当普遍的影音传输接口, HDMI® 支持高分辨率视讯以及多信道高传真音频,消费者可以从中获得更好的影音体验。同时 HDMI® 也支持双向传输的 CEC ( Consumer Electronics Control )功能,可以用来控制当下透过 HDMI® 线缆连接在一起并支持 CEC 协议的装置,另外也支持 ARC ( Audio Return Channel )功能,显示器可以利用 ARC 的功能将声音讯号透过同一条 HDMI® 线缆回传到家庭剧院等装置,以减少多余线材的使用。 HDMI® 线缆是否符合使用者的需求取决于「线材」及「连接器」两个部分。线材决定线缆的带宽,对应到线缆传送的最高分辨率;连接器则决定线缆能够连接的设备种类。 HDMI® 线缆能传输的资料量取决于 TMDS 信道上频率的速度,根据最高频率上限的不同,可以分为下列四种不同的 HDMI® 线缆规格: (1) Category 1 cable (2) Category 2 cable (3) Premium HDMI cable (4) Category 3(Ultra High Speed, UHS) cable 其中 (1) 、 (2) 被定义在 High-Definition Multimedia Interface Specification Version 1.4b 中, (3) 被定义在 Premium HDMI Cable Specification 里,而 (4) 被定义在 High Definition Multimedia Interface Specification Version 2.1 里,其中详细的频率规格如下: Category 1 cable: 最高支持的 TMDS 频率为 74.25MHz ,带宽为 2.25Gbps ,可传输 720p/1080i 60Hz 的影像 Category 2 cable: 最高支持的 TMDS 频率为 340MHz ,带宽为 10.2Gbps ,可传输 4K2K 30Hz 的影 像 Premium cable: 最高支持的 TMDS 频率为 594MHz ,带宽为 5.94Gbps ,对应到 HDMI 2.1 的最高带宽,可以传输 4K2K 60Hz 的影像 Category 3 cable: 除了 TMDS 模式之外,同时也支持 FRL 模式,带宽最高可达 48Gbps ,可以传输 8K 60Hz 不经过压缩处理的影像 当 HDMI® 从 1.3 版更新至 1.4 版时,新增加支持以太网络功能,让不同装置透过其连接的 HDMI® 线缆就能共享网络功能,不需要连接额外的网络线。如果支持此功能的线缆,会在名称之后加注「附以太网」( with Ethernet )的字样。 另外,针对「车用线缆」( Automotive ) HDMI® 1.4b 规范有其专有的定义。车用线缆由于使用上有其限制,因此支持的带宽较低,最高频率只到 74.25MHz (Category 1 Automotive) ,由于考虑到汽车内部环境通常比室内严苛许多,为了能够承受颠簸、高低温变化等各项因素,对连接稳定性、抗震、防潮等环境承受度都有一定要求,所以在连接器上会使用机构经过特别设计且尺寸较大的 Type-E 连接器。 在连接器部分, HDMI® 协会共定义了下列五种: Type A 为市面上最常见的 HDMI® 连接器种类,共设计有 19pin ,一般笔记本电脑、 DVD 播放器、电视、计算机屏幕等设备上都采用此种类。 Type B 设计有 29pin ,带宽为 Type A 的两倍。理论上能够传输 WQXGA ( 2560 × 1600 )的高分辨率,但是当时的 HDMI® 芯片无法运作在那么高的频率速度,所以市面上并没有产品采用。 Type C 又称做 mini-HDMI 连接器,为 19pin 的设计,但针脚排列成单排,而且有着比 Type A 稍小的体积,有时候会在一些薄型笔记本电脑或是计算机屏幕上使用。 Type D 又称做 micro-HDMI 连接器,同样为 19pin 的设计。 Type D 接口比 Type C 又缩小了大约一半的面积,很适合数字相机、平版计算机等以轻薄短小设计为要求的便携设备使用,有时候也会在笔记本电脑上看见。 Type E 此种类专为车用线缆设计,有与其他种类相同的 19pin 设计,差别在线缆相连的地方有着机械锁的设计,能够在车辆行进中确保连接的稳定性。是一般消费者在市面上不常见到的种类。 在 HDMI® 的规格中,规范了了许多线缆及连接器的类型,如表 (1) 所示,其中 Type B 连接器由于规格设计上的定义,并没有受到厂商的青睐,目前采用这类型连接器的产品在市面上是看不到的。目前市场上采用 Type C 及 Type D 连接器类型的产品并不普及,多少降低了厂商使用的意愿。最主要的原因还是,消费者在市面上购入的大都是采用 Type A 类型连接器的 HDMI® 线缆,所以一般带有 Type C 及 Type D 类型的装置,必须再额外搭配适配器才能转接上 Type A 线缆,额外的转接需求会使消费者在使用上觉得不方便。 表 1 : HDMI ® 市场名称及类别 在 2013 年 HDMI® 2.0 规格发布之后, HDMI 接口能够乘载的最大带宽来到了 18Gbps ,将近 HDMI® 1.4 时期 10.2Gbps 的两倍。但是 HDMI® 2.0 的规格当中并没有新增线缆规格,因此并不存在坊间俗称的「 HDMI® 2.0 线缆」。 在短距离的讯号传输,讯号衰减尚不明显,理论上选用质量较好的高速 HDMI 线缆就能够满足 HDMI® 2.0 的带宽,但是随着不同的应用出现,造成距离的增加,甚至超过 5 公尺以上,此时讯号衰减造成的影响就会逐渐明显。 对此, HDMI® 协会提出了「 Premium HDMI® Cable Certification Program 」,除了针对 18Gbps 讯号有眼图测试来确保讯号质量,还规范有电磁干扰( EMI )测试,确保线缆不会释放或是接收过多的噪声,减少讯号传输时的噪声干扰,有助于较长距离的传输。通过认证的线缆,厂商将可以购买附有专属 QR Code 的防伪标签(如下图)。并且可以根据是否附加以太网络功能在产品外盒上加注。 最后,随着 HDMI® 规格的更新,为了提供使用者更大的带宽,最新的 HDMI® 2.1 Fixed Rate Link ( FRL )模式架构下可以传输大量的影音信息。对线材来说,更高的讯号传输带宽要求意味着更严格的质量要求,因此延伸出新的 UHS HDMI® 线缆种类与规范。消费者在购买线缆的时候,深入了解自身需求,配合环境选择最适合的线缆,才能发挥产品的最大效能。 作者: GRL 台湾区测试工程师 胡智钧 Jeff Hu 国立成功大学电机系。拥有三年多 HDMI 之测试经验,熟悉 HDMI Source/Sink/Repeater/Cable 等测试规范。 GRL 技术文章作者及演讲讲师。 本文件中规格特性及其说明若有修改恕不另行通知。
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    2020-9-24 15:48
    1470 次阅读|
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    USB协会9/19更新说明 | USB4™认证
    关于 USB PD 3.0 E-Marker(USB4™) 认证,厂商送认证之前,必须注意以下事项: 1. USB PD 3.0 E-Marker(USB4 ™ ) 必须依据 USB Type-C® 功能测试规范进行测试。无论需验证哪一项测试设备,请需先确认是否已通过 4.13.5 验证。 此外,针对 Full-Featured USB-C Cable (USB4™) 认证,协会也发出提醒,其中几项要点如下: 1. USB-IF 不会认证 USB4™ 速率的 USB Type-C®Plug( 公头 ) 2. Full-Featured USB-C Cable (USB4™) 的认证需使用已通过 USB 3.2 认证的 USB Type-C®Plug( 公头 ) ,这也意味着 Full-Featured USB-C Cable (USB4™) 送认证时后续不需提交 USB4™ 连接器 Waiver 豁免申请。 3. USB-IF 不允许未经认证的连接器使用在 USB4 的 USB Type-C®Cables 上 4. Full-Featured USB-C Cable (USB4™) 必须使用经过认证的 USB PD 3.0 E-Marker(USB4™) 芯片。已取得认证的 USB PD 3.0 E-Marker(USB4™) IC 可在 USB Integrator List 查询。 5. E-marked Cable 现在需要根据「 USB Type-C®functional test specification 」进行测试, USB PD 3.0 E-Marker(USB4™) 必须通过 4.13.5 的规范要求。
  • 热度 4
    2020-9-10 10:24
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    USB4™ Cable、USB4™ E-Marker认证测试
    USB 协会于 2020/9/9 正式开放 USB4 Passive Cable 及 USB4 E-Marker silicon 的认证 , 目前已提供 USB4™ Cable、 USB4™ E-Marker认证测试。 关于 USB4 PD E-Marker 认证 ,厂商送认证之前,必须注意以下事项: USB4 E-Marker 必须依据 USB Type-C 功能测试规范进行测试。 无论需验证哪一项测试方案,请先确认是否已通过 4.13.5 验证。 USB4 ™特点、新功能重点 1 . USB4™ 只采用 USB Type-C® 连接器, USB4™ 信号采用双通道传输;而过去的连接器和 USB Type-A 或 Micro-B ,仅支持单通道传输,无法支持 USB4™ 。 2. USB 传输速度最快支持 40G ( 20Gbps x2 ),并可同时传送 Display 影音。旨在将多种协议组合到单个物理接口,可以动态共享 USB4™ 架构的整体速度与性能。 3. 向下兼容 USB 3.2 , USB 2.0 和 Thunderbolt 3 。 USB4 ™ Cable 认证要点 : 1. USB4 Gen3 Cable 测试群组 2. 由于目前 USB4 连接器尚未开放认证 , USB4 Cable 若使用之前已过 TID 认证的 USB3.1 Gen2 Type-C Plug, 需要向协会提交 Waiver 豁免申请直到 USB4 连接器开放认证 . 3. USB4 Gen3 Type-C 线缆需要新增执行 Group B-8 高频测试 , 依照协会测试规定 , 厂商针对此项 B-8 群组测试需提供 50 条样品 , 由认证实验室随机抽取 10pcs 测试且认证数量需满足 10pcs 通过数据 . 4. B-1 测试群组已更新为包括 E-marker 在内的 B-1-1 测试项目 . 针对 B-1-3 Cable Flexing 测试次数有调整为 500 次 . 5. USB4 Cable 必须使用经过认证的 USB4 E-marker 芯片 . 已取得认证的 USB4 E-mark IC 可在 USB Integrator List 查询 . 6. E-mark Cable 现在需要根据 USB Type-C functional test specification 进行测试 , USB4 E-marks 必须通过 4.13.5 的规范要求 . 7. 另外提醒 , 所有成品线缆都必须根据 QuadraMAX 测试规范进行测试 USB4 ™ logo 使用介绍 USB4 Logo 使用规范 : USB 、 USB4™ 、 USB-C ® 、 USB Type-C ® 和 USB-IF 是 USB Implementers Forum 的注册商标 . 文章版权为百佳泰所有 若需转载,请与小编联系
  • 热度 11
    2020-5-20 11:01
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    USB4™ Gen3的线缆和连接器认证重点提要
    USB-IF已于4月30日发布最新测试规范「USB Type-C Connectors and Cable Assemblies Compliance DocumentRevision 2.0」,并已于协会官网提供下载。此次规范更新也预示着 USB4 ™ Gen3的线缆和连接器认证即将开放,而USB协会网站现已更新可注册USB4产品。 USB4 ™ Gen3 产品协会网页开放注册 USB4 ™ Gen3 连接器厂商请注意以下认证要点 1. 厂商送测 USB4™ Gen3 Type-C Receptacle母座连接器时,需要跟协会 指定的认证实验室 百佳泰(Allion Labs) 购买 Golden Plug 高频治具来搭配测试Group A-8,且认证数量需满足3pcs通过数据。 百佳泰不仅能提供专业的测试服务, 还可为客户设计制作高频治具及测试板等一站式服务, 以协助厂商顺利通过认证。 2. USB协会可接受认证的Type-C连接器contacts pin数,规范如下: 3. Type-C Receptacle母座连 接器有关EMC设计7种可认证和3种不可认证的种类如下, 最近USB协会也有再一次公告请授权认证实验室严格执行EMC设计检查。 厂商可先透过表格简易判断产品是否符合协会规范 。 USB4 ™ G e n3 线缆厂商请注意 以下认证要点 1. USB4™ Gen3 Type-C线缆需要执行Group B-8高频测试, 依照协会测试规定,厂商针对此项B-8群组测试需提供50条样品,由认证实验室随机抽取10pcs测试且认证数量需满足10pcs通过数据。 2. USB Type-C线缆认证针对Cable Flexing测试次数有调整为500次,其余角度,吊重等条件不变。 3. USB协会规定的测试样品数量如下图 USB 协会要求的图面审查重点 -工程图纸都需要有公司名/品名/明确料号PN/版本别Rev -线缆图纸需要零组件表、接线图 -连接器图纸需要相应尺寸标示,上视图,侧视图,剖面图,电镀及材质说明, PCB layout等 USB4 ™ 特点、新功能重点 1.USB4™只采用USB Type-C®连接器,USB4™信号采用双通道传输;而过去的连接器和USB Type-A 或Micro-B,仅支持单通道传输,无法支持USB4™。 2. USB传输速度最快支持40G(20Gbps x2),并可同时传送Display影音。旨在将多种协议组合到单个物理接口,可以动态共享USB4™架构的整体速度与性能。 3. 向下兼容USB 3.2,USB 2.0和Thunderbolt3。 USB 接口速度对比 USB4 ™ Logo使用介绍
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