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자인 일렉트로닉스에 모인 사원들의 열정을 이야기한 칼럼과 스토리, 또,
지금까지 고객이 평가한 솔루션의 일부를 소개합니다.

개발 칼럼 NEW

USB 등의 고속 인터페이스의 전송거리를 간편하게 연장, 카메라 등과의 접속에 적합한 패들 카드

주변 장치 인터페이스의 고속화는 멈출 줄을 모른다. USB의 최신 규격인 USB 3.1 Gen2에서는 데이터 전송 속도를 10Gbps로 끌어올렸다. 데이터 전송 속도가 높아지면 한번에 많은 데이터를 보낼 수 있기 때문에 사용자의 편리성이 높아진다. 그러나 한편으로 단점도 있다. 데이터 전송 속도가 높아질수록 전송 거리가 짧아지는 것이다. 용도에 따라서는 큰 이용 제한을 받게 된다. 본 연재의 2회에서는 이 단점을 극복할 수 있는 Repeater IC 「THCX222」에 대하여 상세하게 설명했다. 이Repeater IC를 케이블의 양끝에 삽입하면, 전송 거리를 대폭으로 늘릴 수 있다. 연재의 3회(최종회)인 이번에는, 이Repeater IC를 탑재한 시스템 모듈을 소개한다. 이것을 사용하면, Repeater IC의 평가 작업에 소비하는 비용이나 시간을 삭감할 수 있는 것 외에, 액티브 케이블이나 PC용 액세서리의 개발을 대폭으로 간략화할 수 있다.

구입하면 곧바로 평가할 수 있다

고속 주변 장치 인터페이스의 전송 속도를 늘릴 수 있는 Repeater IC 「THCX222」. 그 실력과 효과는, 전회(2회)에서의 설명으로 이해했을 것이라고 생각한다(Fig.1).


자인 일렉트로닉스는 Repeater IC 단품 외에, 이 IC를 탑재한 시스템 모듈도 제공하고 있다. 시스템 모듈이란, Repeater IC 외에 그것을 동작시키기 위해 필요한 주변 부품을 조합한 것이다. 시스템 모듈을 구입하면 곧바로 Repeater IC의 기능이나 성능을 평가・이용할 수 있다.

시스템 모듈을 다루는 이유는 유저측의 개발 사정에 있다. Repeater IC의 잠재적인 유저는 액티브 케이블이나 PC용 액세서리 등을 다루는 업체가 많다. 이러한 업체는 기구 설계 등의 전문가를 많이 두고 있지만, 한편으로 전기 회로 설계의 리소스는 적다. Repeater IC 개별로 도입할 경우, 그 주변을 구성하는 전기 회로를 설계하여 프린트 기판 레이아웃을 하고, 패들 카드 모듈을 제조해야 한다. 또 고속 전송 특유의 배려가 설계 단계부터 필요하지만, 유저 기업의 상당수는 이런 설계 작업의 노하우가 별로 없는 것이 실정이다.

게다가 만일 이런 설계나 제조라는 작업을 완수했다고 해도 Repeater IC의 평가를 시작하기까지 많은 시간을 소비하게 된다. 케이블 업체나 액세서리 업체는 빨리 Repeater IC의 특성이나 성능을 평가하고 싶다. 따라서, Repeater IC만 준비하는 것으로는, 유저 기업의 희망에 부응할 수 없다고 판단했다.
 

2종류의 시스템 모듈을 준비

자인 일렉트로닉스는 2종류의 시스템 모듈을 준비하고 있다. 다름아닌 패들 카드와 액티브 플러그이다.

패들 카드는 한쪽 끝에 USB 플러그 커넥터를 부착하고, 다른 한쪽 끝에는 금속 전극을 만들었다(Fig.2). 이 금속 전극에 케이블을 납땜한다.
 
패들 카드는 케이블 양단 커넥터부의 몰드 안에 내장되어 버스 파워에 의해서 급전이 이루어지기 때문에, 패들 카드를 내장한 액티브 케이블은 통상의 USB 케이블과 같은 형태로 사용할 수 있다(Fig.3).


그리고 카드 상에 실장된 Repeater IC가 가진 DC Gain, AC Gain 조정 기능을 사용하여 케이블의 감쇠 특성에 따른 조정을 함으로써 PC나 주변 장치에서 출력되는 USB 신호의 파형 성형을 한다. 이렇게 함으로써 USB 신호의 전송 거리를 대폭 늘릴 수 있게 된다.

대응하는 USB 커넥터는, Type-A, Micro-B, Type-C에 대응한다. USB 3.0이나 USB 3.1 등에 준거한 신호를 5m 이상 전송할 수 있다. 모듈의 치수는 13mm×26mm(THSB-ACC-563G1)이다.

또 하나의 시스템 모듈인 액티브 플러그는, 다른 한쪽 끝에 USB 리셉터클 커넥터를 실장하여, 통상의 USB 패시브 케이블의 양 끝에 장착되도록 한 것(Fig.4).
 
패들 카드와 마찬가지로 케이블/커넥터를 통해 보내진 USB 신호를 한번 수신하고, DC Gain과 AC Gain을 조정하여 USB 신호 파형을 조절한 후 다시 케이블/커넥터에 송출한다. 이렇게 전송 거리를 대폭 늘리는 것이다.

액티브 플러그는 USB 케이블의 파형 개선 용도 외에, 액티브 케이블의 사전 평가에도 이용할 수 있다. 평가하는 USB 케이블의 양끝에 액티브 플러그를 접속하고, 이 상태에서 PC와 주변 기기와의 접속 확인이나 신호 파형의 아이패턴이나 감쇠 특성을 보면서 기판 상에 있는 Repeater IC의 Equalizer 설정값을 변경함으로써 평가 대상의 케이블에 맞는 조정을 실시할 수 있다. 긴 케이블을 준비만 하면 간편하게 액티브 케이블화에 필요한 사전 평가를 진행할 수 있다. 양끝의 USB 커넥터는 모두 Type-A, Micro-B, Type-C에 대응한다.

개발 기간과 비용을 절감

이와 같은 패들 카드와 액티브 플러그의 유용성은 지극히 높다. 양자의 장점을 다시 정리해보자. 크게 3가지이다.

1번째는, 개발 속도를 크게 높일 수 있는 것이다. Repeater IC의 특성을 곧바로 평가할 수 있기 때문에, 액티브 케이블이나 PC용 액세서리 등을 단기간에 시장에 투입 가능하다. 2번째는, 전기 회로 설계의 지식이나 노하우가 불필요하다는 것이다. 기구 설계가 특기인 케이블 업체라도 새롭게 전기 회로 설계 엔지니어를 확보할 필요가 없다. 물론, 외부 기업에 설계를 위탁할 필요도 없어진다. 3번째는 개발 비용을 절감할 수 있는 것이다. 새롭게 전기 설계 엔지니어를 고용하거나, 외부 기업에 설계를 위탁하거나 하면 당연히 비용이 든다. 그러나, 패들 카드, 또는 액티브 플러그를 채용하면 이러한 비용 증가는 일절 없다.

자인 일렉트로닉스에서는 Repeater IC 「THCX222」의 판매와 함께 패들 카드와 액티브 플러그라는 2가지의 시스템 모듈 판매에도 주력할 계획이다. 유저 기업의 사정에 따라 필요한 제품의 형태가 다르기 때문이다. 「유저 기업의 비용과 시간 절약에 공헌하고 싶다」라는 생각에서 앞으로도 보다 좋은 솔루션 제공을 진행해갈 생각이다.

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