2013年底YAHOO把部落格關閉,只要寫到有關聯的主題,小弟會視心情去把相關的老調拿出來讓大家再聽看看
原則上不會特意再去加什麼編修,因此請您閱讀的時候可以參考一下原始的時間
再談 USB CABLE
文章日期：2011-12-10 01:52
USB線其實詢問度挺高的,但通常不熟的人會得到"我沒空作"這樣的標準答案,事實就是如此,況且這個部落格又不是拿來做生意用的
前幾周有個熟客問了好幾次,另一方面也因為剛好要幫朋友做兩條,可以一起做,於是報了價
其實一邊作就一邊後悔,因為實在不好弄,實在不划算
要把電源和訊號的A TYPE分開,然後輸出到一個B TYPE上,做出來就這德行
我始終搞不懂,那種材料只需要幾十塊,工作時間只要幾分鐘到的線,放店頭賣貴貴的還是有人愛
以這條線為例子,材料要不少就算了,一條線作起來剛剛好花掉半天多一點
再怎麼賣便宜還是有人嫌貴,再怎麼賣貴還是有人吹捧,你說,這市場會怎麼走?
總之,我搞不懂的事情太多,下次我一條線應該報合理一點,剛剛好打平我的工時,花的起的人自然會上門,花不起的人就請他別浪費錢玩音響好了 (笑~)
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回歸正題,USB 2.0其實是很LOW的東西,沒被淘汰已經算不錯了
我從規格書裡面把協會制定的線材建議找出來,大概是這樣結構的四蕊絞線
其中傳訊號的W/G兩蕊就是俗稱雙絞線的東西,如果你對雙絞線沒概念,那給你個很簡單的東西當例子,那種傳統的點心"麻花捲"就是了
到底線材對於頻率特性的要求如何? 協會的規範如下
大致上來說,這雙絞線需要測試到400Mhz
如果你對雙絞線的結構有點認識,那你會知道對雙絞線來說,400M其實也算挺高頻了
但如果你對RF有點認識,當你看到那個5.8dB時,實在會有點說不出話來
白話講,損失3dB相當於能量剩下一半,損失6dB時相當於能量剩下1/4,到底400Mhz剩下30%左右的能量是怎麼回事?
但如果你拿的跟我一樣是RF用的同軸線,那麼1Ghz以下的規格,根本直接就是汙辱它了
當然啦,衰減和長度相關,如果你想拉很長的話,衰減就不可能太小
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先前在文中提過,高頻訊號對於導線的特徵阻抗要求比較高
因為特徵阻抗通常給個截面幾何就能算的出來,因此我們觀察截面形狀變化就能知道線的好壞
由於雙絞線的每個截面之間,相對幾何比較不容易維持,因此特徵阻抗跳動變化比較大,特性就不容易維持
除了訊號損失比較大之外,訊號傳輸的過程中遇到阻抗不同的位置就會產生反射波,疊加入原本波形之後,就會讓原本的訊號失真
拿50歐姆同軸線來用,除了阻抗變化小,同軸線填充的介質通常也讓訊號損失比較小,優點很多
請看上面從規範中擷取出來的規格要求
我有提過,拿兩條50歐母的同軸線當差動訊號線的話,差動阻抗會是100歐姆,而所謂的共模阻抗則會是25歐姆
規範裡面提到差動阻抗必須小於103.5,共模阻抗則必須要介於21-39之間,因此我這樣用應該是很合適的
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USB20.的HIGH-SPEED模式號稱可以跑480Mb/S
那這方波的基頻不精確的說起來就是480Mhz的一半,240Mhz
根據傅立葉的理論,方波可以由一連串更高頻的sin wave組成,使用的頻寬越高,組起來的波形就越接近方波
而實際操作上通常取5倍諧波,也就是說基頻(最低頻)240Mhz的方波最少要涵蓋到1200Mhz (1.2Ghz)的頻寬,否則組合起來的波形就會太差,導致接收端容易無法判讀
簡單的說,一個100Mhz的方波,最少要吃掉500Mhz的頻寬
因此我覺得如果你要求很高的話,那cable測試到400Mhz是不太夠的,測試到1.2Ghz-1.5Ghz之間比較合理
規範訂在400Mhz或許只是為了遷就雙絞線,為什麼要遷就? 我想是為了與舊的USB 1.0有較好的相容性吧
我抓上面這部分的規格,是有點想印證的味道
電子電路的部分要求 Rise Time 最少要有500ps的水準,什麼叫做上升時間? 請參考下圖
(google上隨意抓來的圖,若有不妥請留言告知刪除)
簡單講,訊號從10%的振幅要爬到90%的振幅,需的時間就叫做"上升時間" (有些規範會取20%-80%)
頻率越高的方波,這個上升時間越短,此上升時間也是拿來界定頻寬需求的參數
舉個例子,20Ghz頻寬的機器,大約能產生35ps上升時間的訊號
因此這邊500ps對應的頻寬大概是 (20*35)/500=1.4(Ghz)
由於主動元件規格本就須要求略高,因此這個1.4Ghz跟我前面推斷的1.2Ghz是可以搭的上的數字
囉唆一堆無聊的東西,到此為止,我只要說明,拿頻寬很寬的RF專用50歐姆同軸線來做usb cable 是還不賴的做法
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A對B的USB2.0 CABLE大概也只有音響上的使用會有要求了,其餘用途的話,真要快就請跳槽到USB 3.0吧,更快更省錢
若是音響用途的話,除了要求傳輸速度,導線的材質也是不能馬虎,其實頗為討厭,剩下的材料若要講究,要花不少錢了呢
做好之後是必得測試一下才能出貨,手上一時找不到設備,只拿了接在電腦上的爛掃描器測試了一下,沒想到掃完之後傳檔的速度比原本快上一大截,還真有點訝異
事後拿去較高單價的器材上測試 (大約整套200萬左右的設備),也證明了我的想法沒錯
如果你也對RF有基礎的概念,diy公力又足夠,無聊時間又太多,那你也可以試著自己玩玩看
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