USB 3.1标准压降测试
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usb3.1和3.0的区别usb3.1和3.0的区别USB 3.1是最新的USB规范,该规范由英特尔等大公司发起。
数据传输速度提升可至速度10Gbps。
与USB 3.0技术相比,新USB技术使用一个更高效的数据编码系统,并提供一倍以上的有效数据吞吐率。
它完全向下兼容现有的USB连接器与线缆。
下面来看看usb3.1和3.0的区别。
USB3.1兼容现有的USB 3.0软件堆栈和设备协议、5Gbps的集线器与设备、USB 2.0产品。
usb 3.1有三种连接介面,分别为Type-A(Standard-A)、Type-B(Micro-B)以及Type-CType-A(Standard-A)(左边)和Type-C(右边)Type-B(Micro-B)标准的Type-A是目前应用最广泛的介面方式,Micro-B则主要应用于智能手机和平板电脑等设备,而新定义的Type-C主要面向更轻薄、更纤细的设备。
Type-C大幅缩小了实体外型,更适合用于短小轻薄的手持式装置上,Type-C将取代Micro-AB型连接器(支援USB装置直接对传,不需要有主控系统介入),也将取代一般Micro-USB连接器,Type-C仿Apple Lightning连接器,正反均可正常连接使用,较现有Micro-USB更理想,Micro-USB虽有防止反接的防呆机制,但正反均可接的好处,胜过防止反接,摸黑状况上都可顺利完成接线。
另外,Type-C 还有增进的电磁干扰与RFI mitigation特性。
传输速率与编码标准因应各种装置的高速应用,USB的频宽从1.0版本(1.5Mbps)、1.1版本(12Mbps)、2.0版本(480Mbps)到3.0版本(5Gbps),速度已经有很大的进步了,而面对将来的需求,新的USB 3.1介面将把频宽再翻倍,提升至10Gbps,同时值得注意的是,编码率也再度提升。
USB 3.0为8b10b编码,也就是每传送10bit资料中,只有8bit是真实的资料,剩余的2bit是做为检查码,因此整个频宽会有高达20%(2/10)的损耗,而新的USB 3.1则是使用128b/132b编码,在132bit的资料中,只需使用4bit做为检查码,传输损耗率大幅下降为3%(4/132),所以USB 3.1不单只是提升频宽而已,连传输效率也增进不少。
USB接⼝指标测试指导书的参考学习分享USB接⼝指标测试指导书1、USB接⼝指标描述为了顺应市场的要求,⽬前的产品⼤部分都出的是的接⼝,⽽且我们产品都是作为HOST端,⼀共提供3种速率,如下表。
当我们的设备是作为HOST端是,数据⽅向是Down Stream,其关注的指标有:1、信号质量1)眼图测试(Eye-Diagram testing)2)信号速率(Signal Rate)3)包结尾宽度(End of Packet Width)4)JK抖动(JK jitter)5)KJ抖动(KJ jitter)6)连续抖动(Consecutive jitter)7)单调性测试(Monotonic test (for HS))8)上升与下降时间(Rise and Fall times)2、Droop(电压跌落)3、Chirp (Shake Hands)2、USB接⼝指标测试⽅法(1)信号质量测试由于我们的设备都是作为HOST端,在这⾥只介绍HOST端的接⼝指标测试⽅法。
1)USB High Speed信号质量测试⽅法a)连接好被测设备(DUT)、测试夹具和⽰波器,具体的连接⽰意图如错误!未找到引⽤源。
所⽰。
图 1 High Speed信号质量测试连接⽰意图b)DUT上电,启动USB测试包,发送测试命令,使USB端⼝能够发送出测试码流,具体的码流波形如错误!未找到引⽤源。
所⽰。
图 2 High Speed信号质量测试波形c)运⾏⽰波器上的USB测试软件,在Analyze菜单中选择Test 启动后的界⾯如错误!未找到引⽤源。
所⽰。
在软件的Measurements菜单中选择Select,然后选择High Speed,选择测试项,在这⾥可以点击Select All,将信号质量的测试项全部选上。
在这个界⾯上还有⼀个选项Config,该选项是⽤来初始化Monotonic Property,选择后的界⾯如错误!未找到引⽤源。
第一章技术背景本章对通用串行总线USB的技术背景作一简单描述,包括设计目标,总线特征和现有技术.1.1USB的目标:结构6.1USB物理结构包括与HUB下游接口连接部分和与另一个HUB或设备上游的连接部分.USB有三种速度:高速(480Mb/s),全速(12Mb/s)(这两种线要求使用遮蔽,其中包括一对电源线和一对绞合信号线),低速推荐但是不要求信号线对绞.端子应设计为热插拔型,USB上的标记使你靠触觉就可以非常容易的找到正确的方位.6.2端子协议为了减少终端使用者的问题,USB采用了端子协议,A端子和B 端子的物理结构不同,A端子直接和主机或HUB的下游接口相连接所有的USB设备都要有A 端子以下是描述插头和插座是如何匹配的1.A插座与A插头相匹配,A插座的功能是主机或HUB 的输出2.A插头与A 插座相匹配,A插头是指向主机系统3.B插座与B插头相匹配,B插座的功能是主机或HUB 的输入4.B插头与B插座相匹配,B插头总是指向HUB或设备6.3电缆USB包括四根线:两根电源线,两根信号线.高速/全速电缆信号线对绞,完全遮蔽,高速/全速电缆应标识出适当的使用方法(见6.6.2),高速/全速电缆可以用于低速,全速和高速的传输设备.当高速/全速电缆应用于低速设备时,电缆一定要满足低速要求.低速电缆建议但是不要求信号线对绞.6.4电缆组合此项规格说明三种USB组合:标准可分离电缆,受制电缆和低速受制电缆.标准可分离电缆是一种一端是A 插头另一端是B插头的高速/全速电缆;受制电缆是一端是A插头,另一端与高速/全速外围设备相连;低速受制电缆是一端连接A插头,另一端与低速外围设备相连接.其它的组合方式是不允许的.电缆组合的颜色由提供者规定,推荐的颜色为白,灰,或黑6.4.1标准可分离电缆组合高速和全速设备可使用B端子,允许设备有一个标准的USB电缆,这就免除了制造设备固定电缆的必要,同时也使换线问题变得容易解决.表6-2列举了标准可分离电缆的组合必须满足以下电气要求(1)一端A插头一端B插头(2)电缆必须规定用于高速/全速(3)电缆阻抗必须满足高速/全速驱动器,驱动器规定了阻抗,参考7.1.1(4)允许的最大电缆长度和信号传播延时.参考7.1.14和7.1.17(5)信号线之间的传播延时偏差应为最小.参考7.1.3(6)电源线中负极是上下游共同的负极,电缆的最大长度受压降的限制.(参考7.2.2)最小可接受的线径由连接设备决定.(7)电源线中的正极为连接设备提供电源6.4.2高速受制电缆组合电缆的一端与外围设备相连就被认为是受制电缆.高速/全速电缆可应用于高速,全速,低速设备.当在低速设备使用一个高速/全速硬联机电缆时,电缆必须满足低速要求高速/全速受制电缆组合应满足以下电气特性:(1)一端有射出后的A端,另一端由供应者规定,如果供应者规定为热插拔,那么应是B端子(2)电缆必须为额定的高速和全速.(3)电缆的阻抗必须与高速和全速驱动器相匹配,驱动器对阻抗有特殊的要求.参考7.1.3(4)由信号的衰减和传播延时决定电缆的最大长度,参考7.1.14和7.1.17(5)信号线间的延时偏差应为最小.参考7.1.3(6)电源线中的负极为上下游接口的共同负极.线的长度受通过地线压降的限制,参考7.2.2,线径由最差电流消耗计算得出.(7)电源线中的正极为与其相连接的设备提供能量,最小线径为提供者规定6.4.3低速受制电缆组合当电缆与外围设备之间采用硬线连接时就被认为是受制组合.低速电缆只可用于低速设备.低速受制电缆应满足以下电气要求:(1)电缆的一端连接射出后的A插头,由供应者规定另一端.若供应者特意设计为热插拔的话,它就应为满足相同参数的USB B 端子.(2)低速驱动器对电容值作出特殊化的要求,这个值包括D+,D-之间的所有介质的电容值而不仅仅是电缆的电容值.电缆的选择必须确保完整的电容值在规定的最大值和最小值之间,若应用的c值不满足最低要求,应增加额外的电容值.参考7.1.1.2(3)低速电缆的最大长度由信号的上升和下降时间决定,这就使低速线明显的比高速线短.参考7.1.1.2(4)信号线之间的传播延时偏差必须最小.参考7.1.3(5)电源线的负极提供给上游和下游一个共同的参数,电缆的最大长度由通过负极的压降决定,参考7.2.2,最小线径由最差电流消耗决定(6)电源线的正极给与其连接的设备提供电源,其最小的线径由供应者规定6.4.4优化USB以便使用,我们期望的是即插即用.依据说明,使USB无效的唯一方法就是切断其电源,或使其缺乏带宽,和过大的布局,这些条件应在软件系统中充分说明.被禁止的电缆组合可以工作在一些情况下,但是不能保证在所有的情况下它都可以使用扩展的电缆组合一种电缆组合由A插头和A插座或B插头和B插座组合,这就允许许多节的线连接在一起,就有可能超过允许的最大电缆长度.违反布局规则的电缆组合一种电缆组合由两个A插头或两个B插座,这就允许两个设备的下游接口直接连接.提示:如果是应用一个USB设备连接2个总线的话是不被禁止的.应用于低速设备的标准可分离电缆标准可分离的电缆被禁止使用在低速设备上,一个标准可分离电缆必须是高速/全速的,既然它额定是高速的,那么应用一个高速电缆将会超过低速的电缆载荷. 6.5.3.1插座的射出热塑性绝缘材料UL-94-V0规定的最小值,30%以上的聚丁烯对苯二盐酸或聚乙烯对苯二盐酸典型颜色: 黑,灰,透明可燃性特性:UL-94-V0规定燃烧延缓外壳必须满足UL,CSA,VDE6.5.3.2插座外壳原料底层材料:0.30+0.05mm磷铜,镍银合金,或其它高强度的铜合金电镀:1.底层:可选择,最小1微米镍,另外,制造者可以在镍之下用铜作底2.外部:最小2.5微米锡6.5.3.3插座连接材料底层材料:0.30+0.05mm最小半硬磷青铜或其它高强度的铜合金电镀:接触点应被电镀A:1.底层:最小1.25微米的镍,也可选择铜合金2. 匹配范围:最小0.05微米的镀金层覆盖在0.70微米的钯上3尾部焊接:最少3.8微米的焊锡覆盖在底座上B1.底层: 最小1.25微米的镍,也可选择铜合金2. 匹配范围:最小0.05微米的镀金层覆盖在0.75微米的钯上3. 尾部焊接:最少3.8微米的焊锡覆盖在底座上C. 1.底层:最小1.25微米的镍,也可选择铜合金2. 匹配范围:最小0.75微米的镀金层覆盖在钯上3. 尾部焊接:最少3.8微米的焊锡覆盖在底座上6.5.4A插头和B插头A插头和B插头的电气和机械特性在表6-9和6-10中有说明6.5.4.1用于插头射出的热塑性材料UL-94-V0规定最小30%聚丁烯对苯二盐酸或聚乙烯对苯二盐酸典型颜色: 黑,灰,透明可燃性特性:UL-94-V0规定外被燃烧延迟必须满足或超过UL,CSA,和VDE的要求氧气指数: 21%,ASTM D28636.5.4.2插头外壳材料底层材料: 0.30±0.05mm磷青铜,镍银合金或其它合适材料.外部:最小2.5微米有光泽的锡6.5.4.3插头连接材料底层材料:0.30±0.05mm半硬磷青铜电镀:接点有选择的电镀A:1.底层:最少1.25微米的镍,也可选择镀铜材料2.匹配范围:最少0.05微米的镀金层覆盖在0.70微米的钯上3.尾部焊接:至少3.8微米的有光泽的锡覆盖在底层上B:1.底层:至少1.25微米的镍,也可选择镀铜材料2.匹配范围:最少0.05微米的镀金层覆盖在0.75微米的钯上3.尾部焊接:至少3.8微米的有光泽的锡覆盖在底层上C:1.底层:至少1.25微米的镍,也可选择镀铜材料2. 匹配范围:最少0.75微米的镀金层3. 尾部焊接:至少3.8微米的有光泽的锡覆盖在底层上6.6电缆机械结构和材质要求高速/全速和低速的资料线和屏蔽是不同的,低速电缆推荐但是不要求资料线对绞.低速电缆推荐但是不要求屏蔽部分带编织.6.6.1说明高速电缆由一对不绞合电源线(28-20AWG)和一对绞合信号线(28AWG)有铝箔麦拉屏蔽(麦拉在内).28AWG的绞合地线.遮蔽率大于65%的镀锡铜外部编织,外被材料是PVC低速电缆由一对不绞合电源线和一对信号线(28AWG,建议对绞)组成,有铝箔麦拉屏蔽(麦拉在内),28AWG的绞合地线,推荐使用遮蔽率大于65%的镀锡铜编织,外被材料PVC.6.6.2结构应用于电缆结构中的原材料必须能够使装配好的线达到或超过当前国内国际安全机构的要求,如UL,CSA,BSA,NEC电源线和资料线的类别表6-2 电源对不绞合电源对A:线径,至少28AWG或对应表6-2中规格B:绝缘部分:半硬式的PVC1.绝缘额定的绝缘厚度0.25mm2.电源线正极: 红色3.负极: 黑色信号对B: 绝缘部分:高密度聚氯乙稀也可用发泡聚乙烯或发泡聚丙烯替换1.额定绝缘厚度0.31mm2.资料线正极: 绿色3.资料线负极: 白色C: 额定绞距(低速不要求)绞距应在60mm到80mm之间.铝箔麦拉A: 底层材料:聚乙稀对苯二盐酸B: 金属部分:真空夹层铝箔C: 组合:1.铝箔的金属部分应与地线充分接触2.铝箔的重叠率应接近25%.地线编织:A: 覆盖面积:至少65%B:组合:外部编织应把铝箔麦拉包裹在内并与地线直接接触.PVC外被:A:结构:PVC外被应包括屏蔽,电源线,信号线在内的所有东西,并与镀锡铜编织直接接触.B:额定厚度:0.64mm标识:电缆应用与线底色反差大的永久性墨水明显的印上标识.A:高速/全速电缆的最少印字信息应包括:USB SHIELDED <GAUGE/2C+GAUGE/2C>UL CM 75℃-UL IDB:低速电缆应标识的信息:没有特殊要求额定电缆的完整外径这是一个标准用于制造者作为导体和绝缘材料的说明6.6.3电气特性所有电气特性必须在20℃条件下被检测额定电压:最大30V rms导体电阻:导体电阻的测量应根据ASTM-D-4566.第13节表6-6导体电阻不平衡:任何线对之间的导体电阻不平衡不超过5%,测试依照ASTM-D-4566第15节.插头外壳任意两点电阻不大于0.6ohms6.6.4电缆对环境的要求温度范围:A:使用温度范围0℃---+50℃B:存储温度:-20℃---+60℃C:标准温度:20℃可燃性:应用于产品中的所有塑料原料都应该满足或超过NEC800(商业用通信电缆)6.6.5产品应满足UL444,CLASS2,商业用电缆要求6.7电气,机械,和环境标准表6-7列举了USB电缆,组合,端子的最低标准364-20B端子,插座和同轴连接的耐压测试2.1.2设备除非有特殊要求,否则我们采用误差5%的伏特表去测量电压,伏特表应连接在第一,第二或第三级是预先决定的,电压的实际值应在允许的范围内.2.1.3一个带有显示表盘的箱子可用于测量气压,除非有特殊要求,否则我们应用误差为5%的仪器用于监视气压的变化.2.1.4错误提示当出现无法用肉眼发现的漏电现象时,我们应采用适当的方法去表示.电压测试,电流泄漏测试,用与其相对应的灯表示,或者用过载保护装置也可以实现这个目的.2.1.5泄漏提示当有泄漏要求说明时,应当有合适的方法去测量泄漏电流,误差±5%,除了特殊要求,否则泄漏电流应小于0.5mA.3.样品说明3.1测试样品应包括一个插头,一个插座,一个相匹配的插头和插座3.2准备当有特殊的条件要求如特殊的测试设备,接地,隔离,浸入水中,这些应在参数文件中说明.4测试过程4.1要点4.1.1方法A应测试空间距离最近的两个接点,端子外壳与导通接触点之间的电压4.1.2方法B在参考文件中描述的相邻接点之间的电压也应测试.4.1.3方法C应测量每个接点之间的电压4.1.4方法D同轴电缆导体的内部外部电压也要测试4.2气压既然气压会对端子或终端隔着空气的同轴接点的抗压性产生很大的影响,那么这个压力应在测试要求中说明.允许通过减小气压而降低其抗压能力,在每个应用于海拔位于海平面的情况会对其抗压特性作出说明.若需要,基于端子或同轴接点的应用要求,为了使气压控制在我们期望的范围内,应该对最小抗压性作出要求. 4.2.1减少气压依照规定端子或同轴接点应固定在测试箱内并且把气压减少到与表1中一致让它们在规定的压力下保持足够长的时间,让残留在箱中的空气散去,端子或同轴接点应遵守测试规定.表1,测试条件注:海拔只是作为参考4.3测试电压测试样品应遵守规定的测试电压4.4应用变化率测试电压应从0℃升到与规定的温度一致,若没有特殊的要求,电压应以500V/s的速率变化,根据制造商的选择,电压测试可以在厂内某一时刻进行.4.5应用持续时间若没有特殊要求,测试电压应维护60s,厂内测试可以减少到5s.在一个完整的测试过程中,测试电压应逐步的减小,避免起伏过大.4.6样品的测量和测试在耐压测试的过程中,如有破裂和泄漏的情况出现,那么这些情况的显示应该被监控.5细节说明以下细节将会在参考文件中说明5.1特殊高电压,若应用参考2.1.15.2最小额定千伏安,若应用参看2.1.15.3电流浪涌,设备限制,参看2.1.15.4伏特表精确度,至少95%,参看2.1.25.5泄漏电流说明2.1.55.6确认测试样品,匹配与否?参看3.15.7特别准备或条件,参看3.25.8样品与测试电压的连接3.25.9测试电压作用点,参看4.15.10气压,参看4.25.10.1处于海平面的绝缘抗压要求参看4.25.10.2减小压强后的绝缘抗压,参看4.25.10.3在减压期间和减压后的测试,参看4.2.15.10.4在测试箱中的安装方法,参看4.35.11测试电压数值,参看4.35.12电压特性(交流或直流)5.13厂内品质保障测试所要求的电压测试和持续时间,参看4.55.14品质保障所要求的电压测试持续时间除了60s之外,还有什么其他的要求参看4.55.15样品的测量和测试细节要求,参看4.65.16需测试样品数量。
压降测试试验箱规格书上海增达试验设备有限公司2008·61前言根据根据宁波高正电子有限公司提出的温变压降系统提出的技术条件,上海增达环境试验设备有限公司技术部经综合分析,为用于接线端子等在工作状态下的试验和检测快速温变情况下的压降情况,根据EN60998-2-2:2004以及GB13140.3-1998的相关要求。
特拟定以下技术方案:1.1系统总功率: 25 kW 三相380伏50HZ最大电流:40A1.2试验箱工作室尺寸:500×400×600 mm (D×W×H)1.3测试工位为16位,可测16位的接线排1.3.1试验数据(电流和压降)的测量采集选用Agilent公司的34970A数采仪。
1.3.216个通道测量压降,2个通道测量电流,测量速度60ch/s。
1.3.3系统电流测量精度1%,4位显示,满量程99.99A。
1.3.4系统压降测量精度1%,4位显示,满量程99.99mV。
1.4电源:1.4.1电流:AC0A~100A可调,1.4.2最高电压为32V,1.4.3功率为3.5KV A/台,1.4.4恒流源采用IGBT/PWM脉宽调制原理,1.4.5波形失真度小于2%,1.4.6电流波动小于1%,1.4.7响应速度小于0.5s。
1.5控制方式: PLC可编程操作1.6温度控制:1.6.1温度控制范围:-20℃~+150℃1.6.2温度波动度:≤±0.5℃1.6.3温度均匀性:≤2℃1.6.4温度偏差:≤±2.0℃1.6.5升温速度:0~+120℃15分钟以内(空载)0~+120℃24分钟以内(带载)1.6.6降温速度:120~0℃15分钟以内(空载)120~0℃24分钟以内(带载)1.7数据显示和存储功能:现场友好人机界面、自动存储试验数据、USB数据接口1.8软件:可根据试验要求编程设定试验参数、数据解释和报表打印。