电子线 放送/音响用电缆
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放送/音响用电缆在传递音响、影像、信号时使用,应用于电视台、公演场地、教堂、赛场等公共目的,以及个人目的的各种领域中。
最近,通过综合编辑电视台的增加及演唱会文化的激活等,需求正在不断增加,LS电缆以50多年的电缆制造技术为基础,更加集中倾听客户的声音。
种类及用途
1) Microphone Cable(M-Series)
- 应对噪音,采用掩护屏蔽,便于通过麦克传递声音。
- 护套结构使用编织屏蔽、铝胶带等,根据使用屏蔽性能的环境(管道、直埋等),选择使用产品。
2) Speaker Cable(SP-Series)
- 连接功放和扬声器之间,通过阻尼因数,控制扬声器运转。
- 阻尼因数是扬声器阻抗除以功放输出阻抗的值,值越大,功放调节扬声器的能力就越强。决定阻尼因数的其他因素存在扬声器电缆的导体阻力,越小越好。
3) Audio Cable(A-Series)
- 传送模拟和数字音频信号的电缆,是Pair类型中应用铝胶带的产品。
- 在2 ~ 32 channel的工作室设备及机器Rack间的布线中使用。
4) Video Cable(HD-Series)
- 传送影像的电缆,根据导体绝缘体类型,损失率各不相同,分为普通发泡类型和高发泡类型。
- 如果是高发泡类型,那么损失小,适合高频传送,根据传输频带,分类销售产品。
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USB-IF注意到了Cable长度的问题,便开始着手于Active Cable规范的定义以及认证测试的制定。Active Cable除可以补偿因传输速度愈来愈高所带来的Channel Loss,也可以增进整个Ecosystem的Data Signal Integrity。
在2021年2月中旬USB-IF发布的USB Type-C Cable and Connector Specification Revision 2.0中,有三个Engineering Change Notice (ECN)跟USB4 Active Cable有关,分别为:
- USB Type-C ECR USB4 Active Cable Requirements
- Section 6.6.5 USB Active Cable Electrical Requirements for LRD-based Cables
- Requirements for USB4™ Re-timer based Active Cables
第一个ECN「USB Type-C ECR USB4 Active Cable Requirements」主要是增加USB4 Short Active Cable的要求,分别针对Table 6-1与Table 6-2修改如下红字:
Active Cable规格重点节录
- Active Cable的种类主要以传输介质来分类,一种是以光来传递数据的方式,称为Active Optical Cable(AOC),目前只定义到USB 3.2传输速度。
- 另一种则是以铜加上Re-driver/ Re-timer来传递数据的方式,称为Active Copper Cable(ACC),该Cable长度限制在5m以内。
- 以USB 3.2 ACC以及USB4 ACC来做比对,相异之处在于USB4 ACC多了USB4速度的支持,在Alt mode的支持方面则将Thunderbolt列为必支持。
- 在SBU支持的方面,两种类ACC Cable在Alt mode下的支持均为非必要,而USB4 ACC在SBU的传输可以是Passive,也可以是Active。
- USB 3.2 AOC的长度端赖于是否符合USB 3.2规范的Latency,因为线长过长所以不需要供Vbus,Vconn则规定跟Cable接续的两个USB devices都需要提供电力给Cable两端的E-Marker芯片,使PD E-Marker能正常沟通。
- USB 3.2 AOC在CC的PD沟通也规定要使用光来传输。
- USB 2.0传输在USB 3.2 AOC则不被允许,当侦测到运行速度降到USB 2.0并reset 3次后,需要枚举USB billboard并跳出警示讯息来警告用户。
USB4 Linear Re-Driver Cable电气测试与认证细节
上文谈到Type-C Passive Cable发布2个Engineering Change Notice (ECN),其中一项新增有关USB4 Active Cable的规范。现在来介绍第二个ECN「USB Active Cable Electrical Requirements for LRD-based Cables」,也就是USB Type-C Linear Re-Driver (LRD) Cable的电气要求。
USB Type-C Cable and Connector Specification Revision 2.0的第6章,过去只有USB Type-C Re-Timer Cable相关规范。2019年时,Intel本以Re-Timer做为开发重心,但因单价较Re-Driver为高,做成Active Cable之后的单价尤为可观,故之后均以Re-Driver为重点,USB-IF也藉此ECN补完USB Type-C LRD Cable的Electrical Requirement。
下面节录Table 1-1与Table 1-2关于LRD Cable的Electrical Requirement:
LDR Cable Compliance与测项进度
根据USB-IF Annual Meeting得到的消息,LRD Cable Compliance包含以下测项,各测项相关进度亦简述如下:
- USB Type-C Functional: 会利用两台LeCroy M310P,一台模拟为DFP/ SRC,另一台则模拟为UFP/ SNK来执行相对应速度USB数据传输的测试。
- USB PD: 也就是PD E-Marker 测试,USB-IF规划初期Compliance可能不会执行,某些测试则会用USB Type-C Functional来涵盖。
- USB Cable and Connector: 参考Passive Cable的标准来执行测试。
- USB Type-C Thermal: Fixture & Chamber Box尚在规划故没有进展。
- LRD Electrical: 目前USB 3.2还在每周Working Group的Meeting讨论改进。USB4目前最新版是8,稍后会做介绍。
- USB LRD interoperability: 疫情关系造成USB-IF活动全面停办,相关活动也随之无法举办,端看2021年8月在美国的USB Compliance Workshop是否举办来决定。
三大USB4 LRD Cable Electrical Test
- Frequency Domain Test: 确保LRD Cable加了Re-driver的每条lane,其高频特性能尽量符合Passive Cable。
- Time Domain Cable Stand-Alone Test: 验证高速讯号运行在LRD Cable上,其讯号质量能优于Passive Cable。
- Time Domain Cable Output Eye Test: LRD Cable讯号透过Receiver Long Channel所得到的分数能优于Passive Cable。
USB Frequency Domain Test测试重点
Frequency Domain Test目前使用的设备为Keysight E5071C,相信大家应该都不陌生,测试重点请参考如下:
- 需要得到LRD Cable每条lane正向反向的S参数,接着再利用S参数带入91a来取得测项的运算结果
- 取得S参数时跟Passive Cable一样,需要De-embedded 治具带来的影响,取得LRD cable only的S参数。
- 除了取得LRD cable各lane共8个方向的S参数之外,也需要额外取得USB4 Gen3/ Gen2以及USB 3.2 Gen2这些Passive Cable各一lane的S参数,为后续Time Domain Cable Stand-Alone Test做准备。
USB4 Linear Re-Driver Cable Time Domain 测试关键
Time Domain的相关测试项目,大致上包含2大部分:Time Domain Cable Stand-Alone Test以及Output Eye Test。
Time Domain Cable Stand-Alone Test
Time Domain Cable Stand-Alone Test使用的设备为Keysight 33GHz Scope与Keysight M8020 with M8062A模块。测试主要是取得LRD Cable Output端各lane trace加上LRD芯片的Noise,以及在USB4与USB 3.2速度下的反应。测试时需要针对LRD Cable的各lane正反向传输分别取得下面四个Pattern的波形,再用Get_iPar_v0.91a来判断:
- 400mV-pk PRBS15的Differential Mode Waveform
- 400mV-pk PRBS15的Common Mode Waveform
- 650mV-pk PRBS15的Differential Mode Waveform
- 150mV-pk SQ512的Differential Mode Waveform
Time Domain Test与Frequency Domain Test相同点之一,需在USB4 Gen3/ Gen2以及USB 3.2 Gen 2这3条Passive Cable各lane取得上述4个波形,搭配Frequency Domain Test所取得的S参数来做运算。
LRD Cable则需要分别在USB4 Gen3/ Gen2以及USB 3.2 Gen 2这3个速度,再加上正反向传输以及全部4个lane取得这4个波形,搭配Frequency Domain Test所取得的S参数来做运算。
Time Domain Cable Output Eye Test
Time Domain Cable Output Eye Test是USB4 LRD Electrical里最花时间的测试。用到的测试设备除了前面Time Domain Cable Stand-Alone Test的Keysight 33GHz scope与Keysight BERT之外,还需要Receiver Long Channel的Fixture Kits。
测试前需要执行USB4 Gen3/ Gen2与USB 3.2 Gen2在Receiver Long Channel的校正。该测试主要是用Receiver Long Channel测试环境,看BERT打出特定amplitude以及jitter量的讯号,经过待测LRD Cable进入scope,在scope经过CTLE与DFE之后眼高与眼宽的乘积(后称Eye Area Score)是否比Passive Cable所得到的Eye Area Score相同或更好。
USB4因为16组Presets,搭配10组CTLE加DFE,总共需取得160个Eye Area Score。再从中取得个最大的Eye Area Score,做为LRD Cable待测lane的分数。该Eye Area Score并没有标准,单纯代表该lane的分数。因为要执行160次再来比大小,所以一个lane需要5至6小时来完成。
验证USB 3.2时则需要对SigTest做一些修改,将7组CTLE放入SigTest。和USB4相比,USB 3.2测试不那么复杂,但也会将待测lane在scope撷取的波形存下来,带入SigTest套用7组CTLE取得7个Eye Area Score来比大小,最后取得分数最高的Eye Area Score。
测试时一样要先取得USB4 Gen 3/Gen 2与USB 3.2 Gen 2 Passive Cable其中一lane的最大Eye Area Score,接着改用LRD Cable验证各lane在各USB速度、正反向传输,搭配Presets与CTLE加上DFE所得到最大的Eye Area Score。
百佳泰执行USB4 LRD Cable Electrical Testing相关设备已经准备完毕,日前已协助多家USB-IF Cable Assembly 厂商完成测试。各位厂商如果有相关测试需求或对测试内容有疑问,欢迎洽询百佳泰以取得更多信息。