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可以輕鬆延長USB等高速Interface的傳輸距離,究竟連接相機的Paddle Card是甚麼

週邊介面(Peripheral interface)的高速化是無止盡的。USB現有規格中USB 3.1 Gen2,在資料傳輸速度上一口氣提升至10 Gbit /秒。若是能提升資料的傳輸速度、讓單次資料傳輸量增加,即可提高使用者的便利性。然而,在另一方面有其缺點。資料傳輸速度越快,傳輸距離往往也越短。根據不同用途,在使用上可能會受到較大的限制。在本系列的第二回中,我們詳細介紹了能將方才提到的缺點克服的Repeater IC「THCX222」。若在Cable的兩端插入Repeater IC,則可讓傳輸距離得以大幅延長。在本系列的第三回(最終回)中,我們將介紹搭載Repeater IC的System modules。藉由採用這些modules,能減少在評估Repeater IC時所花費的時間與成本,並可大幅簡化Active cable及PC用周邊產品的開發。

購買後可快速進行評估

Repeater IC「THCX222」的能力與效能,特別是在延長高速週邊介面(Peripheral interface)的傳輸距離方面,可以透過我們之前(第二回)文章(圖1)中的說明來了解。


THine Electronics除了提供單獨的Repeater IC之外,另有搭載Repeater IC的System modules也有提供。所謂System module的板子上除了Repeater IC(THCX222)之外、也安置了進行IC動作時所需的周邊元部件。購入System modules後,可以立即評估和使用Repeater IC的功能與性能。

考量到用戶端開發的情況,於是我們開始著手System modules。Repeater IC(THCX222)的潛在用戶以Active cables、PC用周邊產品製造商居多。雖然這類的製造商有許多機構設計方面的專家,但在電子方面的資源卻往往不多。要導入單獨的Repeater IC,製造商必須設計其周圍的電路、準備印刷電路板線路設計(layout )、以及製造Paddle card modules。此外,高速傳輸從設計階段開始就有許多必須注意的點,但實際上許多企業用戶在設計這方面卻大多缺乏專業知識。

即使製造商能處理好設計與製造工作,他們在進行Repeater IC評估之前也花費了相當多的時間。而且cable、周邊產品製造商們無不希望能立即評估Repeater IC的特性與性能。因此,若只提供單獨的Repeater IC,我們認為是無法滿足企業用戶的期望。

提供兩種類型的System Modules

THine Electronics提供兩種類型的System modules。Paddle Card 和Active Plug。

Paddle Card的一端裝有 USB Plug connector,另一端有預留金屬電極(圖2)。在金屬電極位置可上cable。
 
內藏在cable兩端連接器(connector)的模具(mold)內的Paddle Card ,是通過Bus power電源供電,因此,內藏Paddle Card的Active cable在使用上與一般的USB cable無異(圖3)。

安裝在Paddle Card上的Repeater IC, 可使用其內置的DC GainAC Gain調整功能,依cable的衰減特性來做調整,將PC或周邊裝置輸出的USB信號進行波型整形。透過這個過程,可讓USB訊號的傳送距離得以大幅延長。

對應的USB connectors可支援Type-AMicro-BType-CUSB 3.0USB 3.1規格的訊號可以傳輸5m以上的距離。模組尺寸(Module Size)13mm×26mm(THSB-ACC-563G1)。

另一種System module則是Active Plug,其一端安裝有USB Receptacle connector,因此可以連接到普通USB Passive cable的兩端(4)
 
與Paddle Card相仿,Active Plug用於接收經由cables/connectors發送的USB訊號,通過調整DC增益和AC增益來塑造USB訊號波形。然後再次發送到cables/connectors。因此可以大大延長傳送距離。

除了用於改善USB cable的波形外,Active Plug還可用於Active cable的初步評估。將Active Plug連接到要評估的USB cable兩端,然後更改基板上Repeater IC的等化器(Equalizer)設定,同時檢PC與周邊設備之間的連接、並驗證訊號波形的眼圖(eye pattern)和衰減特性。通過這些過程,可以對要評估的cable進行適當的調整。簡單來說只需準備長cable,即可輕鬆地進行Active cable化所需的初步評估。兩端的USB connectors可支援Type-AMicro-BType-C

減少開發時間和成本

因此,Paddle Card和Active Plug的實用性非常高。以下再次總結兩者的優點。主要有三個部分。

首先,它們大幅提高了開發速度。能立即評估Repeater IC的特性,因此可在短期內將Active cablesPC用周邊商品等投入市場。其次,不需要電路設計的相關知識或技術。即使是機構設計專門的cable製造商也不需要聘請新的電路設計工程師。如此一來,也就沒有必要將設計外包給外部公司。第三,降低開發成本。聘請新的電路設計工程師或將設計外包給外部公司顯然會增加成本。但是,使用Paddle Card或Active Plug的話,則可免除成本增加。

THine Electronics,我們計畫專注於Repeater ICTHCX222」的販賣,以及Paddle CardActive Plug這兩種類型的System module的銷售。所需的產品形式取決於各企業用戶的情況而有所不同。「想為企業用戶減少時間和成本做出貢獻。」因此,THine Electronics今後將繼續致力於提供更好的解決方案。

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