自USB問世以來,已經近30年。從最初的USB 1.0到現今的USB 4,接口類型也從USB Type-A、Type-B到Type-C不斷演變。隨著科技的進步,USB規范不斷升級,不僅在傳輸速度上取得了顯著提升,同時應用領域也不斷擴展。
百佳泰在此篇文中將著墨大家普遍使用在PC或大型設備上的Type-A界面。雖然Type-A接口在技術上已是相當久的產品,在速度上兼容了低速USB2.0 (480Mbps) 以及高速Superspeed (5Gbps) / Superspeed+(10Gbps),但正因這種設計方式,代表著廠商在設計連接器時,更要注意在內部訊號pin的排列設計方式是否適當,而能減少互擾的情況發生。
如前所述,雖然Type-A接口已是技術很成熟的產品,但由于中小型傳產可能對于PCB的設計以及制作能力不甚孰悉,導致可能無法制作出可以通過協會認證標準的高頻治具板。再者,Type-A接口雖然是一個標準,但外部訊號pin腳的設計可以有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定,因此會依據不同的設計而有不同的排列,這在高頻的電磁波運行上就可能會產生不同的干擾,所以在高頻治具板的設計上就須多加以斟酌考慮。此外,以應用在主機Host上雙層、三層、四層設計的Type-A接口來說,這些和單層設計的Type-A相比來說更是復雜了
百佳泰在高頻領域上深耕多年,已幫助眾多客戶解決此方面的難題。
以USB Type-A界面[敏感詞]的USB 3.1來看,高頻認證項目有Attenuation、Differential Impedance與Near-End and Far-End Crosstalk等項目。依照經驗,過往客戶在每個項目或上多或少皆會有Fail的情況發生,但因連接器設計上的不同,所以解決方式也會有所差異,以下列舉兩個案例來觀之:
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偏低的狀況發生。
Solution
此案在高頻版制作過程設計中,對 D+ &D-的阻抗設計做最佳的匹配調整,避免在之后的測試會因此而有所差異而Fail。
B公司的USB3.0 Type-A Receptacle Connector 設計為pin腳為包覆在鐵殼內的設計,測試后此設計會造成 Near End Crosstalk (SS:TX/RX)超過協會規范 (3.6mV)而Fail。
經過驗證,其問題點為鐵殼內部的GND與PCB接地性不佳所造成,透過加強內外部鐵殼與PCB GND連接,使其訊號完整性提高而Pass。
PCB Tweaked后量測
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