Type-C只是一種接口,最直觀的特點就是能夠正反兩面都能插上。于是在USB2.0協(xié)議下,需要將連接器A組的D 、D-端子與B組的對應(yīng)端子直接相連。由于USB2.0的最高速率可以達到480Mbps,因此殘樁不得長于2.5mm。 跟著博文做實驗,那么我們最先考慮的必然就是將什么東西遷移到Type-C下。最常見的USB設(shè)備就是U盤了,那么我們可以先拿它來做個實驗。 最常見的U盤是USB Type-A接口的,就是所謂的“插三次才找對方向”那種,該接口共有四個觸點,從左往右分別是VBUS、D-、D 、GND。并不需要用到Type-C 定義的CC接口,因此將U盤遷移到Type-C下面變得容易無比:只需要將這四根線分別對應(yīng)連起來就可以了。 其實剛剛有提到,為了保證信號完整性,殘樁大小不得超過2.5mm,同樣的,雖然平常情況下我們認(rèn)為USB2.0的抗干擾性很好,但是為了保證信號高速穩(wěn)定傳輸,還是要考慮傳輸線的特征阻抗才行。 在一間不能進行阻抗控制的廠家制版,那么我們就需要自行計算(估算)線寬線距等參數(shù),盡量讓差分線的特征阻抗落在90Ω±10Ω的范圍內(nèi),不然信號質(zhì)量將得不到保證。 祭出PCB特征阻抗計算神器Polar SI9000,結(jié)合雙層板的參數(shù),計算出差分線的線寬線距等參數(shù),只要按照這樣的參數(shù)來設(shè)計板子就好了。
可以知道差分線線寬13mil,線距6mil的時候能夠基本達到目標(biāo)。但是這樣我們還不過癮,調(diào)整一下參數(shù)看看,發(fā)現(xiàn)G1和G2的寬度只要一致,對特性阻抗幾乎沒有什么影響。于是,我們可以放心的在差分線周邊鋪銅了:
畫好之后測量了一下殘樁的長度,大概在2.45左右,僥幸滿足要求,
這里要提一下就是由于A端與B端的D 和D-線正好是交叉分布的,所以至少需要穿過板層2次才能滿足電氣連接的需要。 然而板層厚度就有1.0mm,如果讓某一條線穿過板子2次,那么就難以在2.5mm殘樁長度的要求之下完成任務(wù)。因此在本例中讓兩條線各穿過板層一次,從而達到目的。 整個板子的連線方式見下圖:
板子總面積為32*30mm。 接下來就是送出制板,采購元件等。在此之前看到USB Type-C的連接件時還有些忐忑,覺得引腳非常難以焊接。后來咨詢了淘寶賣家(出售連接件的),才知道原來可以將后部的屏蔽殼拆下來焊接的,只不過拆下屏蔽殼之后就千萬別嘗試連接Type-C 的插頭,不然會將中間的芯頂出來,焊好之后屏蔽殼也裝不回去了。 由此看來Type-C的連接件是一種基于機器焊接的設(shè)計。 最初計算參數(shù)的時候,PCB板厚被設(shè)置常規(guī)厚度1.6mm了,后來仔細查閱資料的時候才發(fā)現(xiàn),Type--C座子的針長還不足1.6mm,如果使用1.6mm的板厚,將完全無法將座子穩(wěn)定的焊接到PCB上。因此將板厚設(shè)置成為1.0mm之后重新計算的參數(shù)。 我們先來看看座子,像Foxconn廠家的,型號有很多:
我們選擇其中的一個:
貼片引腳完全藏起來了,無法焊接。背面:
揭開屏蔽蓋:
依舊不容易焊接:
這個時候千萬不要連接插頭,不然就是下面這個樣子了:
露在外面的引腳很容易被碰彎,趕緊裝回去,焊在板子上,從Type-C口看過去,真的是正反都一樣的:
接上U盤,接上Type-A轉(zhuǎn)Type-C的轉(zhuǎn)接線,U盤被順利點亮了,計算機也識別到了盤內(nèi)的數(shù)據(jù):
貌似看不出Type-C的正反,于是找了兩張不干膠膠紙,分別貼在線纜的正面和反面。當(dāng)然,粘貼的方式是不一樣的,一個橫著貼,一個豎著貼以示區(qū)分:
橫貼貼紙面向上的時候,數(shù)據(jù)傳輸率:
不干膠豎貼面向上的時候的數(shù)據(jù)傳輸速率:
由此可見線纜正反面數(shù)據(jù)傳輸率相差不大,信號完整性在可控范圍內(nèi)。 突然想起以往參加活動曾經(jīng)獲贈過一個很牛的U盤,傳輸速率可以超過100MB/秒的。 立馬把它掏出來,發(fā)現(xiàn)U盤里還存儲著一個用于測試傳輸?shù)囊曨l文件(大小大約為4G),將線纜豎貼貼紙面向上:
再將橫貼貼紙面向上:
我們知道,USB2.0的理論速度是480Mbps,那么換算成MB/秒就是60M/秒。 從這里我們可以看出,基本上已經(jīng)達到USB2.0的理論速率了,那么,這個U盤在USB20下工作的真實速率到底是多少呢? 使用同樣的文件,我們將U盤接入PC背部的USB2.0接口,再次重復(fù)這一實驗:
由此可以知道,基本上正反連接線纜都已經(jīng)達到了該USB口的峰值速率。由此可見這次的實驗還是很成功的。 將USB儲存設(shè)備(U盤)遷移到Type-C下,看起來并不是一件太復(fù)雜的事情,遵照博文中的介紹基本上能夠?qū)崿F(xiàn),并且保持不錯的傳輸性能。(當(dāng)然,沒使用眼圖來分析信號完整性是硬傷,誰讓我沒有示波器捏)。 后來發(fā)現(xiàn)一個可以申請USB Type-C接口樣品的地方,看看這里:http://www./gongsi/goods_1390_1.html 實驗結(jié)束之后,我重新審視了一下Type-C的說明,發(fā)現(xiàn)還有些地方并不是那么的明確。 舉個例子來說,U盤作為便攜設(shè)備,如果按照我當(dāng)前的設(shè)計使用USB插座的話,是否每次都需要攜帶一根Type-C的線纜才能使用這個U盤?如果直接用 插頭的形式來設(shè)計這個U盤,可以省去一根線纜,那么有沒有可能出現(xiàn)兩個插頭設(shè)備需要相互連接的情形?(在失去主從的角色之后,Type-C連接件的插頭插 座定義也開始變得混亂) 做完這個小實驗,仍有些意猶未盡。兩個插頭一塊PCB就簡單的完成了這個實驗,會不會未免太簡單了。 |
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