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USB项目培训1培训内容培训内容USB历史版本比较USB3.1最新Type-C介绍USB版本标志及接口认识USB3.1 TYPE-C未来市场前景USB3.1 TYPE-C产品的生产难度USB规格及标准认识USB3.1标准成品线方案USB3.1测试及认证2培训要求培训要求1.学会区分USB各种接头2.熟悉2.0/3.0/3.1的线材规格3.熟悉USB3.1 Type-C的新特性4.熟悉USB3.1的使用长度限制其它内容了解一下就可以了3USB历史版本比较历史版本比较4版本版本最大传输速率最大传输速率版本名称版本名称最大供电能力最大供电能力推出时间推出时间USB1.01.5 Mbps(192KB/S)Low Speed低速5V/500mA1996年1月USB1.112 Mbps(1.5MB/S)Full Speed全速5V/500mA1998年9月USB2.0480 Mbps(60MB/S)High Speed高速5V/500mA2000年4月USB3.05 Gbps(640MB/S)Super Speed 超速5V/900mA2008年11月USB3.15 Gbps(640MB/S)Super Speed Gen120V/5A2013年12月10 Gbps(1280MB/S)Super Speed Plus Gen2USB是英文Universal Serial Bus的缩写，中文含义是“通用串行总线”1Gbps=1024Mbps1A=1000mA USB3.1 Type-C介绍介绍52.4mm6.5mm/max8.25mm6.5mm12.5mm/max目前USB最新版本为3.1，有Type-A和Type-B接口，另新增Type-C(24PIN)的接口，目前只有Type-C TO Type-C的连接线能达到10Gbps的传输速率USB3.1 Type-C介绍介绍6 信号理论传输速度：10Gbps，未来可达20Gbps 最高支持影音传输4094*2304 30FPS的4K显示 最高电力供应20V/5A,100W，充电速度更快 可以不分方向正反插，接口友好易用1234USB3.1 USB3.1 Type-CType-C优势优势USB3.1 Type-C介绍7USB3.1 Type C的应用:Storage数据储存Audio音频Display视频显示Power供电Network网络Mobile Phone手机Keyboard键盘Mouse鼠标USB Type CUSB版本标志及接口认版本标志及接口认识识8USB版本标志:USB1.0(1996)USB1.1(1998)USB2.0(2000)OTG(2002)Wireless USB(2007)USB3.0(2008)USB3.1(2013)USB PD(2012)用于USB2.0及以下版本用于USB3.0/3.19USB版本标志及接口认版本标志及接口认识识除了Type-C接头外，USB还有如下的接头类型：10USB版本标志及接口认版本标志及接口认识识USB2.0/USB3.0常用接头：11USB版本标志及接口认版本标志及接口认识识USB2.0 A公最常用的接口，广泛用于电脑主板上USB2.0 B公，用于打印机连接USB2.0 Micro B公，最常用的接口，广泛用于手机充电接口USB2.0 Mini B公，比Micro B公略大，应用不多，一些玩具、U盾上有用到USB2.0常用接头：12USB版本标志及接口认版本标志及接口认识识USB3.0 A公最常用的接口，广泛用于电脑主板上接口默认用蓝色的胶USB3.0 B公，用于打印机连接接口默认用蓝色的胶USB3.0 Micro B公，目前三星的一些手机有配易用性较差，应用比不上2.0的Micro B公USB3.1包括以上三种3.0的接口，另外新增一款Type-C的接口USB3.0/3.1常用接头：13USB版本标志及接口认版本标志及接口认识识4.5mm4.7mm1.8mm4.0mm10.4mm2.4mm接口厚度对比：USB Type-ADisplayPortUSB Micro BPower纤薄USB3.1 Type-CUSB Type-BUSB3.1 Type-C未来市未来市场前景场前景14 2015年3月，欧洲议会全体会议以550票支持、12票反对的表决通过一项立法草案，在2017年强制统一移动设备的充电器接口标准为USB3.1 Type-C接口。USB3.1除了电脑领域外，手机、平板也会在明年全速普及，而这项技术也是得到Intel、谷歌、微软及苹果的支持。目前市面上的诺基亚平板N1、苹果新MacBook笔记本、谷歌Android M手机等设备已配备了Type-C接口 目前移动设备中更新更换频率最高的就是智能手机，其次是平板/笔记本，最后是台式电脑。当下的智能手机高端一些基本都是配高通的810CPU、夏普的屏幕、索尼的摄像头、三星的内存这些顶级的配置，而电池技术目前没有突破，外观设计也难以突破，再加上现在很多手机支持4K拍摄，据以上信息可以预测到，在2016年的新手机，USB3.1 Type C接口将成为一个最大卖点，那么最先火起来的就是C对A的连接线以及C对C的连接线。综上所述，USB 3.1中的Type C最有可能成为未来的连接标准，提供数据传输、外设连接、显示输出等一体化的连接方案。USB3.1 Type-C的生产的生产难度难度15 目前USB3.1 Gen2的最高速度10Gbps，测试的频率是15GHz，在线材押出、连接器设计、线束加工三个方面都面临着巨大挑战。线材押出方面，从理论计算，32#对绞版的3.1线材最多能做到1米，而同轴版是1.2米，这只是理论推算，实际制程不可能达到理论长度，目前只有日本住友的USB3.1同轴版能量产稳定通过1米，国内最多能做到0.8米，量产还不一定非常稳定。所以线材方面对材料选择、设备稳定性、制程控制都达到瓶颈。没有绞线退扭的设备和TDR测试仪作为基础，则无法保证量产稳定，制程管控则无从谈起。故供应商方面，如果没有这两种设备，量产也说能保证就是在吹牛。USB3.1 Type-C的生产的生产难度难度16 连接器方面，Type-C多针脚、高功率、高频宽及小体积，传输时衍生更严重的散热、电源杂讯和电磁干扰(EMI)、结构强度、使用寿命等问题，所以在连接器方面，PCB设计、产能开出、良率提升、制程优化才刚起步，专利也在此展开，温度方面，协会用红外线检测接头的温度不能超过30摄氏度。USB3.1 Type-C的生产的生产难度难度17 加工方面，也要预先了解连接器和线材的阻抗是否匹配，以在后续减少回波损耗造成的干扰，加工要重点控制EMI，开芯线5-7mm，尽可能的开短，以减少对铝箔和芯线的破坏、预防焊接PIN脚电弧积炭、优化焊接排线距离、提高设备稳定性等手段来控制EMI，一旦信号受到干扰，传输速度就会下降，达不到10Gbps的速率。目前只有同轴结构的加工损耗比较小，因为开线距离可以比较短，信号损失也就小。而对绞结构的开线距离就相对同轴的要长了，如果像HDMI那样开15mm，EMI影响就大很多，导致加工极其困难，良率很低。USB3.1 Type-C的生产的生产难度难度18USB协会认证3.1的成品线，只接受1米头到头的长度。稳定有余量加工的线材、设计良好的连接器再加上加工方面的控制，才能真正做出满足10Gbps速率的USB3.1连接线。开线5-7mmUSB规格及标准认识规格及标准认识19USB2.0线材截面图(协会标准):(1P+2C)+ADBUTP对绞(白*绿)信号对绝缘为HDPED+/D-只对绞，不另外包铝箔屏蔽GND地线绝缘为PVC+5V电源绝缘为PVC编织屏蔽网 USB2.0的工艺要求比较简单，信号对不需要做发泡也可以，也没有额外加铝箔屏蔽信号对。或者白绿不对绞，直接四芯总绞也可以，但白芯和绿芯要挨在一起即可。目前一些低端市场直接做单股铜导体，甚至做CCS，也不做屏蔽。USB2.0数据是单向传输，不能同时进行双向传输。最大传输速率为480Mbps。USB规格及标准认识规格及标准认识20USB2.0主要物理电气性能指标测试项目测试项目物理电气性能指标物理电气性能指标特性阻抗Impedance9015%信号对衰减Signal Pair Attenuation-0.95dB24MHz，-1.35dB48MHz-1.90dB96MHz，-3.20dB200MHz-5.80dB400MHz信号对传播延时差Propagation Delay Skew100ps信号传播延时Propagation Delay26ps10ps for Micro系列插拔次数Durability1500次5000 次(Mini“B”)10000 次(Micro系列)1秒等于1000,000,000,000皮秒(ps)，即1ps等于亿万分之一秒USB规格及标准认识规格及标准认识21特性阻抗Impedance：指信号线传输过程中的电流电压比，当电压电流发生变化时，电磁场也跟着变化，就会导致信号反射等问题而影响信号传输质量(衰减变大)，所以要保证线材到接头段/设备端的阻抗稳定以减少信号反射。阻抗波动受芯线发泡结构、导体ID、芯线ID、包带松紧度、屏蔽等因素的影响，另外线材和连接器的阻抗也要接近，差距越小越好。专有名词解释USB规格及标准认识规格及标准认识22插入衰减Attenuation:信号在传输介质中传播时，将会有一部分能量转化成热能或者被传输介质吸收或被反射，从而造成信号强度不断减弱(甚至失真造成接收端无法识别信号)，这种现象称为衰减。信号传输的频率越高，反射串扰的问题就越严重，衰减值用于判断信号传输的质量。衰减值受阻抗波动(反射、串扰)、导体材质及表面光洁度、绝缘材质及结构、使用长度等因素影响专有名词解释USB规格及标准认识规格及标准认识23延时差Delay Skew：该值反映信号传输的同步性，如果信号传输不同步会造成传输失败。该值受芯线的物理长度(物理张力造成不一致)及芯线的质量影响(阻抗/发泡结构)等专有名词解释B芯线A芯线传输距离延时差=A芯线的传输时间-B芯线的传输时间而Delay延时的意思是信号发出到被接收的时间为延时USB规格及标准规格及标准认识认识24线规线规UTP衰减决定的长度衰减决定的长度(1P)电子线压降决定的长电子线压降决定的长度度(2C)20AWG/7.522AWG/4.524AWG/2.625AWG5.02.026AWG4.51.628AWG3.01.030AWG2.50.632AWG1.50.3534AWG1.0/例如(1P*26AWG+2C*28AWG+ADB的结构，UTP可以到4.5米，电子线压降可以到1.0米，那么此规格最终使用长度是由其中最短的决定，即此规格可以保证的最长使用长度为1.0米。结论：USB2.0的使用长度，要同时结合UTP和电压降这两个因素来决定USB2.0规格对应最大使用长度USB规格及标准认识规格及标准认识25USB3.0线材结构USB3.0线材对绞结构(1P+D+AL)*2P+1P+2C+ADBSDP屏蔽对(USB3.0)：(1P+D+AL)*2PUTP屏蔽对(USB2.0)：白*绿(1P)红/黑电源2CUSB3.0线材同轴结构(1C+SP+AL/MY+MY)*4COAX+1P+2C+ADB4同轴：(1C+SP+AL/MY+MY)*4COAXUSB3.0增加两对高速SDP信号对，用于双向高速传输数据，最高速率达5GbpsUSB规格及标准认识规格及标准认识26USB3.0主要电气性能标准测试项目测试项目物理电气性能指标物理电气性能指标特性阻抗Impedance线材：907%(对绞)线材：453(同轴)连接器：9010%SDP信号对衰减Signal Pair Attenuation-1.20dB0.625GHz，-1.80dB1.25GHz-2.65dB2.5GHz，-4.35dB5GHzSDP信号对传播延时差Propagation Delay Skew15ps回波损耗Differential Return Loss-20dB100MHz，-20dB1.25GHz-15dB2.5GHz，-5dB7.5GHz差分转共模Differential to Common Mode Conversion-20dB插拔次数Durability1500次10000 次(Micro系列)USB规格及标准认识规格及标准认识27回波损耗Differential Return Loss:回波损耗，又称为反射损耗。是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射，是一对线自身的反射。不匹配主要发生在连接器的地方，但也可能发生于电缆中特性阻抗发生变化的地方。回波损耗严重时可使图像发生重影等问题。提高芯线的同心度、两根芯线尽量工艺一致、采用芯线退扭技术可以改善回波损耗的情况专有名词解释USB规格及标准认识规格及标准认识28差分转共模Differential to Common Mode Conversion(Scd21):该参数用来体现EMI电磁干扰情况，当两根正负极芯线的参数(ID、电容、阻抗波动等)不相等时，原本可以相互抵消的差模信号就会衍生出共模干扰信号，共模信号不能相互抵消，所以会干扰到信号的传输。专有名词解释USB规格及标准规格及标准认识认识29线规线规SDP衰减决定衰减决定的长度的长度(2P)UTP衰减决定衰减决定的长度的长度(1P)电子线压降决电子线压降决定的长度定的长度(2C)20AWG/5.322AWG/3.024AWG/2.025AWG/5.01.626AWG3.04.51.328AWG2.53.00.830AWG2.02.5/32AWG1.51.5/34AWG1.11.0/例如:(1P*28AWG+D+AL+MY)*2P+1P*26AWG+2C*28AWG+ADB的结构，SDP可以到2.5米，UTP可以到4.5米，电子线压降可以到0.8米，那么此规格最终使用长度是由其中最短的决定，即此规格可以保证的最长使用长度为0.8米。结论：USB3.0的使用长度，要同时结合UTP、SDP及电压降这三个因素来决定USB3.0规格对应最大使用长度USB规格及标准认识规格及标准认识30USB3.1 同轴结构(10Gbps Gen2使用)(8COAX+1C+(1P+4C+2D+AL/MY)+ADB高速信号对(8同轴)：(导体+FEP+SP+CU/MY)*8COAX1C电源线2C电源线2C电子线(CC&Vconn)USB2.0白*绿1P2C地线回路铝箔USB规格及标准认识规格及标准认识31FEP为铁氟龙芯线，该胶料对信号传输好，但价格贵。FPE为PE发泡，可用于代替FEP，成本低，但信号效果及稳定性没有FEP那么好同轴截面同轴截面图图同轴结构同轴结构屏蔽效果屏蔽效果信号性能信号性能生产成本生产成本7C导体+FEP+铜丝缠绕SP+超薄铜箔+麦拉最好最好最高7C导体+FEP+铜丝缠绕SP+铝箔+麦拉次之次之次之7C导体+FEP+铜丝缠绕SP+PE中被最差最差最低目前同轴版USB3.1的同轴屏蔽处理方案USB规格及标准认识规格及标准认识32测试项目测试项目物理电气性能指标物理电气性能指标特性阻抗Impedance线材：905(对绞)线材：453(同轴)连接器：859衰减Attenuation(Insertion Loss)参考衰减表信号对传播延时差Propagation Delay Skew10ps回波损耗Differential Return Loss-20dB100MHz，-20dB5GHz-13dB10GHz，-6dB15GHz差分转共模Differential to Common Mode Conversion-20dB插拔次数Durability10000次USB3.1主要电气性能指标USB规格及标准认识规格及标准认识33USB3.1衰减指标测试频率测试频率GHz34AWG(dB/M)32AWG(dB/M)30AWG(dB/M)28AWG(dB/M)对绞同轴对绞同轴对绞同轴对绞同轴0.625-1.8-1.8-1.4-1.5-1.2-1.2-1.0-1.01.25-2.5-2.8-2.0-2.2-1.7-1.8-1.4-1.32.50-3.7-4.2-2.9-3.4-2.5-2.7-2.1-1.95.00-5.5-6.1-4.5-4.9-3.9-4.0-3.1-3.17.50-7.0-7.6-5.9-6.5-5.0-5.2-4.1-4.210.00-8.4-8.8-7.2-7.6-6.1-6.1-4.8-4.912.50-9.5-9.9-8.2-8.6-7.3-7.1-5.5-5.715.00-11.0-12.1-9.5-10.9-8.7-9.0-6.5-6.5以上指标为协会暂定指标，正式版规范出来后可能会有变动USB规格及标准认识规格及标准认识USB3.1规格对应最大使用长度以上高速信号对的使用长度为理论情况下能达到的使用长度。连接器两端最多允许-3.7dB的损耗线规线规SDP 对绞对绞衰减决定的衰减决定的长度长度(4P)同轴衰减决定同轴衰减决定的长度的长度(8COAX)UTP衰减决定的长衰减决定的长度度(1P)电子线压降决定的电子线压降决定的长度长度(2C)20AWG/5.022AWG/3.024AWG/1.825AWG/5.01.326AWG/4.51.228AWG2.502.503.00.830AWG1.871.802.5/32AWG1.711.491.5/34AWG1.481.341.0/30USB规格及标准认识规格及标准认识(32AWG*8COAX+26AWG*1C+(34AWG*1P+32AWG*4C+26AWG*2D+AL/MY)+ADB以上规格目前最长能做1米(2015-7-27 日本住友)(30AWG*8COAX+24AWG*1C+(32AWG*1P+30AWG*4C+24AWG*2D+AL/MY)+ADB以上规格目前最长能做1.5米(2015-7-27 日本住友)31USB3.1标准成品线方标准成品线方案案Type C to C线材均可通过CC线，支持Power Delivery(PD)的BMC通讯全功能的USB3.1线材必须带eMark IC只有USB2.0 Type C 3A线材可以选配IC2.0的C to C需要用1P+2C+1C的线连接，增加的1根电子线为CC3.0的C to C需要用2P+1P+2C+1C的线连接，同样增加CC芯线31标准标准接头接头1接头接头2速度版速度版本本电缆长电缆长度度支持电支持电流流PD功率功率输出输出(BMC)Electronically MarkedCC2-3Type-C 2.0Type-C 2.0USB2.04M3A支持可选CC2-55A必需CC3G1-3Type-C GEN1Type-C GEN1USB3.1GEN12M3A支持必需CC3G1-55A必需CC3G2-3Type-C GEN2Type-C GEN2USB3.1GEN21M3A支持必需CC3G2-55A必需2.0 3.1 GEN1 3.1 GEN2Type C to C cable：USB3.1标准成品线方标准成品线方案案1.侦测传输线的连接或断开2.侦测线材插入的正反面3.初始化主/从设备及充电供需关系4.侦测USB Type-C的VBUS电流及其用量5.作为USB PD的通讯通道6.侦测并架构扩展功能(替代或辅助模式)另外Vconn是给eMark供电，eMark IC是用来实现以上功能31Type-C线材 CC PIN功能：USB3.1标准成品线方标准成品线方案案1.建立供电协议，使电压、电流超出USB2.0和USB3.1标准规格2.改变Vbus的供电端口3.改变Vconn的供电端口4.切换主/从设备关系的角色5.和线材通讯31Type-C Power Delivery功能：USB3.1标准成品线方标准成品线方案案31标准标准接头接头1接头接头2速度版速度版本本电缆长度电缆长度 支持电流支持电流Electronically MarkedAC2-3USB2.0 AType-C 2.0USB2.04M3A可选AC2-5USB2.0 PD A5A必需AC3G2-3USB3.1 AType-C GEN2USB3.1GEN21M3A可选AC3G2-5USB3.1 PD A5A必需CB2-3Type-C 2.0USB2.0 BUSB2.04M3A可选CB2-5USB2.0 PD B5A必需CB3G2-3Type-C GEN2USB3.1 BUSB3.1GEN21M3A可选CB3G2-5USB3.1 PD B5A必需CMB2Type-C 2.0USB2.0 Mini BUSB2.04M500mA可选CUB2-3Type-C 2.0USB2.0 PD MicroBUSB2.02M3A可选CUB3G-3Type-C GEN2USB3.1 PD MicroBUSB3.1GEN21M5A可选Type C to Legacy cable：Type C to Legacy cable(USB2.0 Type-C to USB2.0 mini-B除外)标配至少3A的电流传输若要支持5A供电，则需要使用PD版本的Legacy连接品，且Type-C端需要有eMark标示USB3.1标准成品线方标准成品线方案案31标准标准接头接头1接头接头2速度版速度版本本电缆长度电缆长度 支持电流支持电流Electronically MarkedAC2-3USB2.0 AType-C 2.0USB2.04M3A可选AC2-5USB2.0 PD A5A必需AC3G2-3USB3.1 AType-C GEN2USB3.1GEN21M3A可选AC3G2-5USB3.1 PD A5A必需CB2-3Type-C 2.0USB2.0 BUSB2.04M3A可选CB2-5USB2.0 PD B5A必需CB3G2-3Type-C GEN2USB3.1 BUSB3.1GEN21M3A可选CB3G2-5USB3.1 PD B5A必需CMB2Type-C 2.0USB2.0 Mini BUSB2.04M500mA可选CUB2-3Type-C 2.0USB2.0 PD MicroBUSB2.02M3A可选CUB3G-3Type-C GEN2USB3.1 PD MicroBUSB3.1GEN21M5A可选Type C to Legacy cable：Type C to Legacy cable(USB2.0 Type-C to USB2.0 mini-B除外)标配至少3A的电流传输若要支持5A供电，则需要使用PD版本的Legacy连接品，且Type-C端需要有eMark标示USB3.1测试及认证测试及认证31USB3.1信号传输可以用TDR来测出好坏，除了要测传统参数，还要测试综合参数。传统参数有衰减、回波损耗、对内延时差、差分转共模Scd21、差分阻抗、串音。而最新3.1的测试标准中，只有Scd21的传统参数还保留，通过TDR测出传统参数，再将传统参数导入到英特尔提供的信号模拟计算软件(IntePar，http:/compliance.usb.org/files/)中，最终算出连接线是否合格。模拟计算主要是看各组信号间的反射和串扰问题，经计算是否达到传输要求。通过TDR仪器测试，可以通过参数图形了解到整条成品线的阻抗变化(线材部分、加工部分、连接器三部分)，从而了解不良所在的区段。USB3.1测试及认证测试及认证31认证要求：(1)Cable制造商、Connector制造商必须皆为USB 会员(送样时须提供会员编号)。(2)Connector 须已通过谁测试并取得TID(送样时须提供TID证明及实际料号)。(4)Cable Assembly、Raw Cable and Connector(含Plug and Receptacle)须提供工程 图面(须加盖公司正本戳印)。(5)送样时需附加本报价单、USB-IF USB Type-C Cable Product Registration Form(一 份)(6)开案时须先缴交全额费用。(需缴完费用才可以申请TID No.)(7)测试时间约需30天。(8)认证费用要$10,426USD。以上报价内容由台湾ETC认证机构蓝小姐(LLCetc.org.tw)提供 END END END END THANTHANTHANTHANKSKSKSKS！