USB4 LRD aktīvā kabeļa pārbaude un sertifikācija

USB4 aktīvā kabeļa specifikācija atbilst USB tipa C savienotājam un kabeļa specifikācijai. pašlaik jaunākā versija ir Rev. 2.1. Ir pievienota EPR (paplašināta jaudas diapazona) kabeļa definīcija, un šajā versijā ir integrēts iepriekšējā aktīvā kabeļa ECN (paziņojums par inženiera izmaiņām). Ļaujiet' apskatīt C tipa USB aktīvo kabeli.

USB 3.2 īss aktīvais kabelis

USB4 īss aktīvais kabelis

USB 3.2 optiski izolēts aktīvais kabelis (OIAC)

Starp tiem OIAC ir optiskās šķiedras kabelis, kura garums ir 50 metri. Šobrīd ir definēts, ka tas var atbalstīt ne vairāk kā USB 3.2 Gen2 ātrumu (bet neatbalsta USB2.0 un VBUS barošanas avotu), ko galvenokārt izmanto rūpnieciskiem nolūkiem, mašīnredzei, tālvadības sensoriem, profesionāliem video un medicīnas lietojumiem. Tomēr USB4 lineārā optiski aktīvā kabeļa elektriskā specifikācija nav noteikta; Tālāk mēs iepazīstināsim ar īsa aktīvā kabeļa daļu.

Īss aktīvā kabeļa aktīvais kabelis

5 metru garumā

Nepieciešams pilnas C tipa funkcijas un USB PD 3.0 eMarker

Tas ir nepieciešams, lai atbalstītu divvirzienu un pozitīvu un negatīvu ievietošanu

Atbilstoši atbalsta iespējām to var iedalīt USB 3.2 un USB4 aktīvajos kabeļos

USB 3.2 aktīvais kabelis:

- Jāatbalsta USB 3.2 Gen 2x2 (10 GHz divu kanālu).

* Aktīvie kabeļi, kas atbalsta tikai vienu kanālu (x1), nav atļauti

-Alt režīma izvēles atbalsts

USB4 aktīvais kabelis:

- Jāatbalsta visi USB 3.2 un USB4 ātrumi (divkanālu).

-Tbt3 alt režīms ir jāatbalsta

VBUS, vconn, CC un USB 2.0 vadu prasības atbilst pasīvo kabeļu prasībām

Aktīvajam kabelim jābūt barotam ar vconn

Aktīvais kabelis satur atkārtotāja komponentus, piemēram, re taimeris vai atkārtotas draiveris, galvenokārt ātrgaitas signāliem TX1, TX2, rx1 un rx2. Re taimera izstrāde ir sarežģīta un dārga. Lineārajam atkārtotā draivera kabelim (LRD), kurā dominē re draiveris, ir zemas sarežģītības, zema enerģijas patēriņa un zemu izmaksu īpašības. Lai gan tas tikai vēlāk tika pievienots USB ekosistēmai un iekļauts USB tipa C specifikācijā, LRD kabelis vispirms tika laists tirgū. Piemēram, 40 Gbps divu metru thunderbolt 4 kabelis ir LRD kabelis, kas atbalsta USB4.

LRD kabeļa galvenās sastāvdaļas ir RX ekvalaizers un izejas draiveris, kas attiecīgi ir atbildīgi par kabeļa zuduma kompensēšanu, līdzstrāvas pastiprinājuma regulēšanu un izejas priekšuzsvara un signāla lieluma pielāgošanu, kā parādīts attēlā zemāk.

Tā kā LRD kabelim nav CDR (pulksteņa datu atkopšanas), trīce un troksnis, kas saņemts kabeļa ieejā, tiks pārnests uz kabeļa izeju; Tajā pašā laikā RX EQ var arī pastiprināt augstfrekvences troksni; Aktīvo komponentu pievienošanas dēļ spilventiņu kartes pretestība būs pārtraukta; Tāpat kā gariem kabeļiem, ražošanas procesā ir viegli izraisīt garuma neatbilstību un lielu pn novirzi, kā rezultātā maiņstrāvas parastais režīms pārsniedz specifikāciju. Pamatojoties uz iepriekš minētajiem punktiem, projektēšanā jāņem vērā:

Augstas frekvences troksnis, ko izraisa kabeļi

Vai kabeļa EQ ir pareizi līdzsvarots un vai signāls ir nepietiekams vai pārāk līdzsvarots?

Papildu komponentu pretestības saskaņošana aktīvā kabeļa iekšpusē

Kabeļa ātrgaitas pāra Pn šķībs

LRD kabeļa funkcijas atbalsts un eMarker paziņojums

Tas ir norādīts C tipa USB savienotāja&pastiprinātāja tabulā 6-3; kabelis Rev 2.1 specifikācija (kā parādīts 2. tabulā), pasīvais USB4 kabelis un USB4 aktīvais kabelis (izņemot OIAC) jāatbalsta USB4, usb3, USB2 un tbt3.

Konkrēti, USB4 LRD kabelis ir aktīvs kabelis, bet eMarker ID galvenes VDO iestatījumā B29... B27 ir jādeklarē kā pasīvs kabelis (011b) un jādeklarē, izmantojot pasīvo kabeli VDO. Tā kā LRD kabelis USB specifikācijā tika iekļauts vēlāk, tas galvenokārt ir saderīgs ar tirgū esošajiem tbt3 produktiem. Tas ir jāpaziņo kā pasīvs. Lai gan produkta veids ir deklarēts kā pasīvs, tbt3 atklāšana turpināsies USB4 discover_ SVID (0x8087) komunikācijas procesā, un pēc tam novērtē, vai tas ir"USB4 ar tbt3 gen3 aktīvo kabeli".

Usb-if izlaiž jaunu USB4 logotipu un ikonu

Usb-if rīkoja USB devdays 2021 semināru Sietlā (no 30. septembra līdz 1. oktobrim) un izlaida jauno C tipa USB kabeļa nominālās jaudas logotipu un ikonu kombinācijā ar EPR (paplašinātā jaudas diapazona) specifikāciju, kā parādīts tabulā, lai lietotāji varētu ātri noteikt USB produktu atbalstīto ātrumu un jaudu. Kabelis, kas sākotnēji atbalstīja 100 W (20 V / 5 A), vairs netiek izmantots; Kabelim, kas atbalsta 5A, ir jāatbalsta EPR 240W (48V / 5A).

3. tabula: jauns sertificēts C tipa USB kabeļa logotips un ikona (avots: usbdevdays 2021)

LRD kabeļa aktīvajam kabelim ir pievienots aktīvā komponenta re draiveris, lai kabeļa balsta garums būtu ilgāks. Praktiskajā lietošanā un sertifikācijas pārbaudē tiek uzskatīts, ka LRD kabeļa veiktspējai jāatbilst pasīvā kabeļa veiktspējai vai pat labākai par to. Tas nozīmē, ka vienā un tajā pašā testa vides iestatījumā lrd kabelim ir jābūt vienādam vai labākam par pasīvo kabeli, salīdzinot ar pasīvo kabeli.

LRD sertifikācijas testa vienumi ietver:

Usb-c funkcionālā pārbaude

USB PD e-marķiera pārbaude

Aktīvā kabeļa jauda: IR kritums un enerģijas patēriņš

Termiskā pārkaršanas aizsardzība

LRD elektrisko raksturlielumu pārbaude

LRD kabeļa saderības tests (joprojām tiek apspriests)

Detalizēta LRD kabeļa elektriskā pārbaude ir šāda:

1. Usb-c funkcionālā pārbaude

Saskaņā ar USB-c funkcijas pārbaudes specifikāciju kabeļa pārbaude ir šāda:

TD 4.1.3 Bezbarošanas kabeļa pārbaude

TD 4.13.5 Cable EnterUSB un datu atiestatīšanas pārbaude

TD 4.14.x

TD 4.14.1 kabeļa Vconn maiņas tests

TD 4.14.2 kabeļa atiestatīšanas pārbaude

TD 4.14.3. kabeļa alternatīvā režīma pārbaude

TD 4.14.4 kabeļa USB 3.2 pārbaude

TD 4.14.5 kabeļa USB4 pārbaude

2. USB PD: e-marķiera pārbaude

Saskaņā ar USB PD CTS pārbaudiet šādus trīs elementus, kas saistīti ar kabeli:

Kopējās procedūras un pārbaudes

Fiziskā slāņa specifiskie testi

Protokola specifiskie testi

LRD kabelim ir jāatbalsta tbt3 un jāapstiprina, vai tbt3 paziņojums un SOP atbilde ir pareizi

Cable SOP' Discover Identity atbilde

[ID Header VDO] B26 (modeļa darbība) iestatīts uz 1b (alt režīms)

[ID Header VDO] B29..27 (produkta veids) iestatīts uz 11b (pasīvais kabelis)

[Cable VDO] B2..0 (USB lielākais ātrums) iestatīts uz 010b (USB3.2/USB4 Gen2)

Cable SOP' TBT Discover Mode VDO atbilde

B20..19 (noapaļots/noapaļots&pastiprinātājs; nav) iestatīts uz 01b (abi)

B21 (optiskais/nav) iestatīts uz 0 (nav)

B22 (atkārtots taimeris/atkārtots draiveris) iestatīts uz 0b (atkārtots vadītājs)

B23 (Uni/Bi-directional) iestatīts uz 1b (Uni)

B25 (aktīvs/pasīvs) līdz 1b (aktīvs)

3. Aktīvā kabeļa jaudas prasības

3.1. VBUS un zemējuma kabeļu IR krituma specifikācijas ir tādas pašas kā pasīvo kabeļu specifikācijas

VBUS IR kritums: ≤ 500 mV

Zemējuma IR kritums: ≤ 250 mV

3.2. Aktīvā kabeļa barošana galvenokārt tiek nodrošināta caur vconn, un maksimālais enerģijas patēriņš ir ierobežots

Vconn patērētā jauda ≤ 1,5 W

4. Termiskā pārbaude

Drošības apsvērumu dēļ aktīvā kabeļa iekšpusē ir jāiestata temperatūras sensors. Kad aktīvā kabeļa plastmasas apvalka virsmas temperatūra sasniedz 80 ℃ ˚ C vai metāla virsmas temperatūra sasniedz 55 ˚ C. USB 3.2/usb4 datu pārraide ir jāpārtrauc.

Turklāt aktīvā kabeļa spraudņa virsmas temperatūra un korpusa virsmas maksimālā darba temperatūra nedrīkst pārsniegt apkārtējās vides temperatūru par 30 ℃ ˚ C. Vai metāla korpusa virsmas temperatūru 15 ˚ C.

Aktīvā kabeļa plastmasas apvalka virsmas temperatūra (TS) galvenokārt ietver pievienotās resursdatora un ierīces mātesplates darba temperatūru (TMB), kabeļa aktīvās sastāvdaļas un pašreizējo apkārtējās vides temperatūru (TA). Faktiskais sertifikācijas tests galvenokārt ir sadalīts divās daļās: virsmas temperatūra (TS) un termiskā izslēgšana. Testa vide ir parādīta attēlā zemāk:

4.1. Virsmas temperatūra (Ts)

virsmas temperatūra

Kā parādīts 3. attēlā, pārbaudiet savienojumu, simulējiet resursdatora/ierīces mātesplati caur termiskās pārbaudes armatūras sildītāja plati istabas temperatūrā un ļaujiet TMB temperatūrai paaugstināties līdz (TA + 25) ˚ C) Pēc tam pievienojiet aktīvo kabeli un iestatiet pilna slodze no saimniekdatora uz ierīci (ieskaitot vienlaicīgu ātrgaitas datu pārraidi un PD 100W slodzi). Šajā laikā izmantojiet infrasarkano kameru, lai uzzinātu kabeļa spraudņa augstākās temperatūras apgabalu (4. att.), un pielīmējiet"termiskais pāris" plāksteris šajā augstā temperatūrā temperatūras pārbaudei (5. att.). Nosakiet kabeļa spraudņa plastmasas apvalka virsmas temperatūru un novērtējiet, vai pārbaude ir izturēta: TS< ta="" +="" 30="" ˚="">

4. attēls: infrasarkanā kamera, lai atrastu augstākās temperatūras apgabalu

5. attēls:"ThermalCouple" plāksteris pielīmēts karstākajā vietā.

4.2. Termiskā izslēgšanas aizsardzība pret pārkaršanu

Testa vide aizsardzībai pret pārkaršanu ir tāda pati kā iepriekš. Turklāt sildīšanas plāksteris ir pārklāts uz kabeļa spraudņa plastmasas apvalka (6. att.). Sāciet sildīt sildīšanas plāksteri istabas temperatūrā. Kad temperatūra sasniedz 85 ℃ ˚ C, tiek noteikti testa rezultāti: aktīvajam kabelim jāpārtrauc USB 3.2/usb4 datu pārraide.

6. attēls: elastīgs sildītāja sildīšanas plāksteris

Piezīme: par aktīvā kabeļa termiskās pārbaudes aprīkojumu un saistītajiem piederumiem, lūdzu, sazinieties ar OD Liao@luxshare -ict.com

Elektriskā pārbaude

LRD kabelim pasīvais kabelis joprojām tiek izmantots USB 2.0, SBU un CC kabeļa konfigurācijā. Testa metode un specifikācija ir tāda pati kā pasīvajam kabelim. Ātrgaitas signālu pāris TX1 / rx1 / TX2 / rx2 ir aprīkots ar re draivera aktīvajiem komponentiem. Testa specifikācijas atbilst LRD aktīvā kabeļa CTS versijai 0.8. Pārbaudes vienumi galvenokārt ir sadalīti šādos trīs priekšmetos:

Frekvences domēna pārbaude

Laika domēns — kabeļa atsevišķa kabeļa pārbaude

Laika domēns – kabeļa izejas acu pārbaude

5.1 frekvenču domēna tests

Integrētais atdeves zudums (IRL)

Integrēta daudzkārtēja atstarošanās (IMR)

Kanāla darbības robeža (COM)

7. attēls: vektoru tīkla analizatora VNA uztverto S parametru savienojuma diagramma

Frekvences domēna testa vienumiem testa metode ir tāda pati kā pasīvo kabeļu testēšanas metode. S parametrus izgūst vektoru tīkla analizators VNA. Ir 8 s4p faili (TX1 / rx1 / TX2 / rx2, divvirzienu) ātrgaitas diferenciāļiem un, izmantojot get_ iPar_ V0p91a programmatūru analīzei.

5.2 laika domēns – kabeļa savrupais tests

Kabeļa ilfit maska ​​(DC / F1 / NQ / F2 / F3 / WB): ievietošanas zudums

OUTPUT_ Noise (𝝈): izejas trokšņa standarta novirze (izņemot nelineāro troksni)

SIGMA_ E (𝝈): izejas nelineārā trokšņa standarta novirze

Kabelis CM_ Troksnis: maiņstrāvas kopējais režīms

Kabeļa korpusa pārbaude (izņemot sistēmas ISI un nervozitāti) galvenokārt pārbauda paša kabeļa ievietošanas zudumu, izejas troksni, nelineāro troksni un maiņstrāvas kopējo režīmu. Pārbaudes savienojums ir parādīts attēlā zemāk. Zem TP2 izejas (kā parādīts 4. tabulā) modelis, swing, bez nervozitātes, bez SSC, bez TX EQ iestatījumiem, piemēram," modelis: prbs15, swing 800mv, SSC izslēgts, nervozitāte izslēgta, iepriekš iestatīts 0 [GG ] quot;, signāla ģenerators vispirms savieno sliktākā gadījuma pasīvo kabeli pārbaudei, osciloskops uztver viļņu formu *. Bin, pēc tam pāriet uz LRD kabeli pārbaudei un, izmantojot programmatūru, veic šādu parametru analīzi. Pēc tam salīdziniet LRD kabeli. Testa rezultātam jābūt vienādam vai labākam par pasīvo kabeli. Pārbaude aptver trīs ātrumus: USB4 Gen2 / gen3 un USB 3.2 Gen2.

Piezīme:"sliktākajā gadījumā pasīvais kabelis" attiecas uz pasīvo kabeli ar maksimālo ievietošanas zudumu kabeļa specifikācijā, piemēram, 1 m USB 3.2 Gen2 pasīvo kabeli, 2 m USB4 Gen2 pasīvo kabeli un 0,8 m USB4 gen3 pasīvo kabeli.

8. att.: savienojuma shēma kabeļa korpusa pārbaudei

5.3 laika domēns - kabeļa izejas acs diagrammas pārbaude

(Kabeļa izejas acu pārbaude)

5.3.1. USB4 Gen2/gen3 tests:

Kabeļa izejas acs diagrammas pārbaude (ieskaitot sistēmas ISI un nervozitāti) ir parādīta attēlā zemāk. Testa vide ir tāda pati kā USB4 resursdatora/ierīces RX uztvērēja autentifikācijas testa vide. Vispirms ir jālabo USB4 RX testa vide. Varat tieši vadīt Anritsu mp1900 modeļu ģeneratoru, izmantojot grl-usb4-rx testa lietotni, kā parādīts 9. attēlā, USB4 RX testa vides kalibrēšana, izmantojot taustiņskati vai Tektronix osciloskopu.

Pēc kalibrēšanas pievienojiet"sliktākajā gadījumā pasīvo kabeli" vispirms pārbaudes laikā. Pārbaudes nosacījumu iestatījums ietver prbs31 izvadīšanu modelī Gen un USB4 priekšiestatījuma iestatīšanu (kopā 16 grupas). Pēc tam, kad signāls iziet cauri kabeli, osciloskopā tver piecas viļņu formas, un katrā grupā lielā ātrumā ir jāuztver 80 viļņu formas; Pēc tam tādos pašos testa apstākļos noņemiet pasīvo kabeli, nomainiet LRD kabeli un tveriet viļņu formu osciloskopā; Pēc tam tika pārbaudīta un analizēta acu diagramma, acu platums un acu zona ar USB4 sigtest programmatūru.

10. attēls: USB4 gen3 / Gen2 kabeļa izvades acs diagrammas testa savienojums

USB4 Gen2 / gen3 testa rezultātu noteikšana (vidēji 5 tveršanas gadījumi):

LRD kabeļa labākā acu zona ≥ pasīvā kabeļa labākā acu zona

Un LRD kabeļa acs platums ir ≥ 0,9 * pasīvā kabeļa

1.3.2. USB Gen2 tests:

Testa vide ir tāda pati kā usb3.2 RX uztvērēja autentifikācijas testa vide. Vispirms ir jālabo USB 3.2 RX testa vide (kā parādīts 11. attēlā). Anritsu mp1900 raksta ģeneratoru var automātiski vadīt tieši, izmantojot lietotni grl-usb3-rxtest, un kalibrēt ar keysight vai Tektronix osciloskopu

Pēc kalibrēšanas USB 3.2 Gen2 RX testa apstākļos atlasiet Rx, lai kalibrētu PJ @ 100MHz vidi. Pēc tam, kad tas ir izlaists cauri armatūrai un LRD kabelim, osciloskops piecas reizes uztver viļņu formu un pēc tam analizē to ar usb3sigtest programmatūru un 7 CTLE veidnēm. (usb3 sigtest sākotnēji ir tikai viena ctle_5db veidne, un ir nepieciešams manuāli iestatīt un papildināt ctle_0db ~ ctle_6 DB veidni)

Spriedums par USB 3.2 Gen2 testa rezultātiem (5 tveršanas vidējā vērtība):

LRD kabeļa labākā acu zona ≥ pasīvā kabeļa labākā acu zona

Un LRD kabeļa acs platums ir ≥ 0,9 * pasīvā kabeļa

kopsavilkums

C tipa USB tiek plaši izmantots datoros un saistītās perifērijas ierīcēs, kā arī pasīvajos kabeļos un aktīvajos kabeļos. Daži atbalsta tikai USB 2.0 un uzlādi, un daži var atbalstīt USB 3.2 un USB4; Tie visi ir USB tipa C savienotāji, kas atbalsta dažādas iespējas un ātrumus, kas ir viegli maldināt lietotājus. USB asociācija arī koncentrējas uz lietotāju pieredzi un ir apņēmusies izveidot C tipa kabeli, kas atbilst visām lietojumprogrammām. Aktīvā kabeļa daļā specifikācijai ir jāatbalsta divvirzienu pārraide, pozitīvais un negatīvais spraudnis, divkanāls (x2) utt. Ņemot par piemēru USB4 LRD aktīvo kabeli, tas var atbalstīt USB4, USB 3.2, USB 2.0 , thunderbolt 3, PD uzlāde utt., lai atbilstu USB tipa C lietojumprogrammai ar vienu līniju.

Lielākā atšķirība starp C tipa USB aktīvo kabeli un pasīvo kabeli ir aktīvo komponentu klātbūtne, kas arī rada dažādas metodes ātrgaitas diferenciālo signālu pārbaudei. Aktīvais kabeļa tests izmanto esošo USB4 resursdatora un ierīces augstfrekvences pārbaudes metodi, un testēšanai izmanto augstfrekvences signālu ģeneratoru un augstfrekvences osciloskopu. Testēšanas vide un metodes ir salīdzinoši sarežģītas, GRL nodrošina automatizētus testēšanas risinājumus USB4 testēšanai, kas var samazināt testēšanas sarežģītību. GRL ir bagāta pieredze EQ, pastiprinājuma un citu parametru pielāgošanā un palīdz klientiem atkļūdot. GRL var nodrošināt arī USB4 resursdatoru un ierīci, USB4 pasīvo kabeli, USB4 aktīvo kabeli un citus testēšanas un sertifikācijas pakalpojumus.

Atsauce

C tipa USB kabeļa un savienotāja specifikācija, 2.1. izlaidums, 2021. gada maijs

C tipa USB savienotāji un kabeļu komplekti CTS, 2.1b versija, 2021. gada jūnijs

USB4 ™ Thunderbolt3 ™ saderības prasību specifikācija, versija 1.0, 2021. gada janvāris.

USB4 ™ Thunderbolt3 ™ saderības CTS, versija 1.0, 2021. gada janvāris.

USB Power Delivery CTS, versija: 1.2, 2. versija, 2021. gada 20. jūnijs

C tipa USB funkcionālās pārbaudes specifikācija, 4. un 5. nodaļa, 2021. gada 23. maijs, 0.88. versija