作者:一博科技高速先生自媒體成員 黃剛
通過一個很費成本的案例告訴大家USB夾具對于定位USB相關產(chǎn)品問題的有效性、準確性以及便捷性。
要是看現(xiàn)在高速發(fā)展的進程,我們正在從成熟25Gbps到逐漸推廣的56Gbps到對112Gbps的研發(fā)慢慢推進。在這一條高速的道路上,USB3.0對應的5Gbps已經(jīng)不算很高速的協(xié)議了。不過從行業(yè)的細分來看,USB的產(chǎn)品依然占有重要的地位,高速先生團隊見過的USB設計和案例也不在少數(shù)。USB的設計也有他們自身的特點和難點,一般來說USB產(chǎn)品要通過USB連接器或者USB線纜來和主控設備連接,所以一旦出現(xiàn)問題,其實是不好去定位到底是哪一部分的問題,高速先生今天就給大家分享一個解決過程很復雜但是解決方案很簡單的案例。
高速先生從去年開始進軍通用夾具的開發(fā),在第一期宣傳的高速先生文章中,大家看到了我們已經(jīng)做出來的各種標準的夾具。其實也吸引了不少我們高速先生粉絲的關注,而且還有不少粉絲還是帶著問題來關注的。例如有一天我們收到了一位粉絲的求助,內(nèi)容如下:
這位粉絲通過我們當?shù)胤植康氖袌鋈藛T聯(lián)系上了我們高速先生團隊,并和我們更深入的描述了他們遇到的這個USB設備的問題。原來客戶的產(chǎn)品是一個USB的設備,通過cable和主控設備進行聯(lián)系通信,在這個過程中,USB3.0只能跑到2.0,運行3.0時總是有誤碼,而且他們已經(jīng)連續(xù)改了2版PCB的設計依然沒有解決問題。我們這邊內(nèi)部討論了下,認為我們有USB的夾具,看看能不能通過測試來定位到真正的問題。于是就讓客戶把他們的USB設備產(chǎn)品和配套的cable寄過來我們實驗室,我們來進行測試分析。 我們看到客戶的產(chǎn)品和cable大概是下面的樣子,為了保密需求,高速先生稍微模糊處理一下下哈。 我們看到除了本身的USB設計板之外,配套的cable是一條type A轉type B的線纜,也就是像下面這樣的線纜。
其中和客戶的USB產(chǎn)品連接的一頭是type B,和主控設備連接的是type A,高速先生剛好是有type A的夾具,于是利用網(wǎng)絡分析儀和夾具把測試環(huán)境搭起來,就是下面這個樣子了。這個時候我們就能夠從夾具開始一直測試到USB設備上主芯片里面,包括和夾具的阻抗,USB線纜的阻抗,USB連接器的阻抗,USB設備上PCB走線的阻抗等。我們先看看客戶的兩個版本的PCB走線的情況,阻抗如下:可以看到,兩個版本的PCB設計都是可以的,控制90歐姆的阻抗也在±10%左右,而且對于5Gbps的速率來說,信號是具有一定裕量的,高速先生根據(jù)經(jīng)驗認為肉眼見不到的大問題一般來說都不會是導致誤碼的原因,因此我們判斷客戶的PCB設計應該是OK的,可能不是主要的原因。因此我們除了看PCB的阻抗外,還把目光放在整個鏈路中去,就在這不經(jīng)意間,我們發(fā)現(xiàn)了整個鏈路的阻抗有一個很低的點。無論是TX還是RX信號都存在這個阻抗低點。高速先生隱約感覺到找到關鍵的原因了,但是我們需要確定這個低點是我們本身夾具里面的還是與客戶產(chǎn)品配套的線纜的。因此我們又做了這樣一個測試,把type A的這一頭進行open測試,和之前連接的狀態(tài)進行對比,就能知道這個低點是在哪個部分了。果然通過這個做法,從下圖的結果看,就證明了低點來自線纜內(nèi)部靠近A頭連接器的位置,換句話說也就是線纜的問題了。然后我們還做了另外一個很有意思的事情,也就是我們另外拿(mai)來一根同樣的type A轉type B的線纜,比之前的長,之前是半米,現(xiàn)在這根是1米的,我們同樣來測試下A頭這個位置,看是不是有同樣的阻抗低點。結果出乎高速先生的意料,另外一根線纜阻抗并沒有這個低點,連續(xù)性明顯更好。于是我們就和客戶提供了一個可行的方案,讓他們試下用我們這根USB線纜,看看是否有改善。果然客戶再嘗試完之后,也給出了我們想要的答案。最后再簡單回顧下這個案例,從最終的結果上看,其實優(yōu)化的方法是很簡單的,也就是換一條USB的cable。但是我們看看整個解決的過程就會發(fā)現(xiàn),如果沒有USB的夾具,你無法定位到是cable的問題,也無法精確的換一條性能好的cable來代替,可能你只會不斷的進行USB設備板子的改版,不僅浪費成本和時間,最后還無法解決問題,因為cable還是差的cable,問題是出在線纜上并不是出在USB板子上,要找到問題才能解決問題。最后給出我們這塊USB type A 夾具的技術指標。