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細(xì)數(shù)usb type-c數(shù)據(jù)線背后的貓膩

2021-07-20

usb type-c接口針腳連接內(nèi)擁有24組針腳,一根線纜支持多大的電流、多快的數(shù)據(jù)傳輸速度和視頻輸出等功能需要連接不同數(shù)量和類別的針腳。

usb 3.1 type-c24p針腳定位

比如,僅支持5A充電不支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)木€纜只需與usb type-c接口內(nèi)VBUS+GND(傳輸5A電流)、CC+VCONN(用于type-c通訊)相連接的針腳即可。


如果需要usb2.0速度的數(shù)據(jù)傳輸功能,還需要再加上D+/D-針腳,實際出線數(shù)量需要6根。這種標(biāo)準(zhǔn)的線纜對接口的要求不高,只需采用普通FR4材質(zhì)的4層PCB材料即可滿足5A電流傳輸?shù)燃墶?/span>


但如果是全功能的線纜,在前者的基礎(chǔ)上還需用上對應(yīng)usb3.1的TX1+/TX1-、RX1+/RX1-、TX2+/TX2-、RX2+/RX2-以及邊帶信號SBU1/SBU2,實際出線數(shù)量至少是16根。


此外,這類接口還需要選擇高頻、高性能的6層PCB板材,高速信號線的走線要非常小心,因為超過5Gbps的高速率已經(jīng)進入到微波領(lǐng)域,通過連接器和線纜傳輸如此高的速率必須考慮通道的不連續(xù)性引起的失真,為了將失真程度保持在一個可控的水平,需要線纜通過阻抗、延遲、時滯、衰減和串音等一系列測試項目。


usb type-c線纜用料通過連接type-c接口內(nèi)不同數(shù)量的針腳,并搭配相應(yīng)的E-Marker芯片可以獲得不同功能和性能,但這還不夠。因為電力、數(shù)據(jù)和音視頻傳輸最終還需落實到線纜內(nèi)的數(shù)據(jù)和電力線芯上,而后者的用料將直接決定各類信號的傳輸質(zhì)量。


比如,真正講究的線纜都需要在內(nèi)部加入鋼套和硬封膠進行保護絕緣,線身內(nèi)套上金屬屏蔽網(wǎng)和屏蔽鋁箔防止信號干擾,通過填充鐵氟龍絕緣體、凱夫拉線、抗拉線和棉線來增加線纜的柔韌度等等。越的線纜直徑越粗,但通過上述手段優(yōu)化后,可顯著提升其耐彎折的能力,有效抵抗日常磨損。

type-c線纜

而一些不講究的線纜,要么特別細(xì),摸起來就感覺質(zhì)量極差,要么就特別硬,彎曲收納時都怕將其折斷。


我們不妨以某知名數(shù)據(jù)線品牌為例,看看它對旗下不同規(guī)格usb type-c線纜的內(nèi)部用料說明。以支持5A和usb2.0數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€纜為例,其內(nèi)部只需4組線芯,并使用普通的加粗鍍錫銅芯即可。

type-c線纜接頭

對于支持5A、10Gbps數(shù)據(jù)傳輸和音視頻輸出的線纜,就需要采用10根鍍錫銅芯和8根鍍銀銅芯設(shè)計了。如果是支持40Gbps的雷電線,還需要對鍍銀銅芯進行加粗。

type-c編織線

支持音視頻輸出的線纜,為了保證信號的穩(wěn)定大都還需采用同軸電纜結(jié)構(gòu),每根線都包括獨立的絕緣保護套層、外導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層和內(nèi)導(dǎo)體等(圖21)。

type-c線正確選擇

但是,當(dāng)信號在同軸電纜內(nèi)傳輸時,其受到的衰減與傳輸距離和信號本身的頻率有關(guān)。對于高頻信號,傳輸距離越遠(yuǎn),信號衰減越大。因此,更高端的雷電線長度普遍不超過0.5米,超過0.5米需要搭配額外的芯片對信號進行放大,成本極高。


usb type-c線纜的混亂之源已經(jīng)拿下了除iPhone之外的幾乎所有電子設(shè)備,但與之配套的線纜規(guī)格之亂也令人眼花繚亂,原因就是不同類型產(chǎn)品對它的要求有高有低。比如,藍(lán)牙耳機身上的usb type-c接口只要能1A充電就成,支持65W PD快充的移動電源也僅需3A。移動硬盤身上的usb type-c接口只負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù),市面上那些低價線纜其實都是給上述設(shè)備準(zhǔn)備的,夠用即可。

細(xì)數(shù)usb type-c數(shù)據(jù)線背后的貓膩

相對而言,筆記本和手機身上的usb type-c接口才對線纜有著更高的期待值,但這也需要因具體的型號而定。


以筆記本為例,很多中低端產(chǎn)品身上的usb type-c接口僅支持5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸,好一些的支持10Gbps的數(shù)據(jù)傳輸,更好一些的在數(shù)據(jù)傳輸之余還支持PD協(xié)議的充電和DP視頻輸出功能,這一類型的usb type-c就是我們常說的“全功能型”。

usb 2.0排插

數(shù)據(jù)型的usb type-c接口可以搭配純USB Hub擴展出更多usb、網(wǎng)線接口或讀卡器

高端擴展塢


全功能usb type-c接口可以搭配包括HDMI和充電接口在內(nèi)的高端擴展塢在高端筆記本身上,我們還能看到皇帝級的雷電3/4接口,隨著第11代酷睿筆記本的普及,雷電接口逐漸往中端市場下探,很多第11代酷睿輕薄本都已標(biāo)配雷電4。


雷電接口可以搭配外置顯卡擴展塢或5K~8K分辨率的顯示器在手機領(lǐng)域,以華為Mate/P系列和堅果R2為代表產(chǎn)品身上的usb type-c接口都支持視頻輸出,相當(dāng)于全功能型,也能搭配上圖中的擴展塢,將畫面輸出到顯示器端,并使用鍵盤鼠標(biāo)操作。可惜,手機圈更多機型的usb type-c接口僅支持18W PD充電(不包括私有快充協(xié)議)和usb2.0的數(shù)據(jù)傳輸能力。


從經(jīng)濟性的角度來看,我們應(yīng)該根據(jù)手頭上具體設(shè)備身上usb type-c接口的功能搭配夠用就好的線纜。但從實用性的角度來講,筆者還是推薦大家購買至少1根支持5A、10Gbps和DP視頻(4K)輸出的全功能usb type-c線纜,滿足家中各類電子產(chǎn)品的充電、數(shù)據(jù)傳輸和外接顯示器的需求,無論什么設(shè)備都能拿來即用且不影響性能。

來源:電腦愛好者


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