價差100倍從何而來?細數USB Type-C數據線背後的貓膩

2022年10月06日12:53:37 熱門 1759

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比如,僅支持5A充電不支持數據傳輸的線纜只需與USB Type-C介面內VBUS+GND(傳輸5A電流)、CC+VCONN(用於Type-C通訊)相連接的針腳即可。

如果需要USB2.0速度的數據傳輸功能,還需要再加上D+/D-針腳,實際出線數量需要6根。這種標準的線纜對介面的要求不高,只需採用普通FR4材質的4層PCB材料即可滿足5A電流傳輸等級。

但如果是全功能的線纜,在前者的基礎上還需用上對應USB3.1的TX1+/TX1-、RX1+/RX1-、TX2+/TX2-、RX2+/RX2-以及邊帶信號SBU1/SBU2,實際出線數量至少是16根。

此外,這類介面還需要選擇高頻、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的高速率已經進入到微波領域,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USB Type-C介面內不同數量的針腳,並搭配相應的E-Marker晶元可以獲得不同功能和性能,但這還不夠。因為電力、數據和音視頻傳輸最終還需落實到線纜內的數據和電力線芯上,而後者的用料將直接決定各類信號的傳輸質量。

比如,真正講究的線纜都需要在內部加入鋼套和硬封膠進行保護絕緣,線身內套上金屬屏蔽網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。越高檔的線纜直徑越粗,但通過上述手段優化後,可顯著提升其耐彎折的能力,有效抵抗日常磨損。

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而一些不講究的線纜,要麼特別細,摸起來就感覺質量極差,要麼就特別硬,彎曲收納時都怕將其折斷。

我們不妨以某知名數據線品牌為例,看看它對旗下不同規格USB Type-C線纜的內部用料說明。以支持5A和USB2.0數據傳輸的線纜為例,其內部只需4組線芯,並使用普通的加粗鍍錫銅芯即可。

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對於支持5A、10Gbps數據傳輸和音視頻輸出的線纜,就需要採用10根鍍錫銅芯和8根鍍銀銅芯設計了。如果是支持40Gbps的雷電線,還需要對鍍銀銅芯進行加粗。

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支持音視頻輸出的線纜,為了保證信號的穩定大都還需採用同軸電纜結構,每根線都包括獨立的絕緣保護套層、外導體屏蔽層、絕緣層和內導體等(圖21)。

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但是,當信號在同軸電纜內傳輸時,其受到的衰減與傳輸距離和信號本身的頻率有關。對於高頻信號,傳輸距離越遠,信號衰減越大。因此,最高端的雷電線長度普遍不超過0.5米,超過0.5米需要搭配額外的晶元對信號進行放大,成本極高。

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一般0.5米的雷電線售價多在250元以內,而2米長度的售價就需要600元左右了,而且後者在連接非雷電協議的存儲外設時,只能以USB2.0的速度進行數據傳輸。

USB Type-C線纜的混亂之源

雖然USB Type-C介面已經拿下了除iPhone之外的幾乎所有電子設備,但與之配套的線纜規格之亂也令人眼花繚亂,原因就是不同類型產品對它的要求有高有低。比如,藍牙耳機身上的USB Type-C介面只要能1A充電就成,支持65W PD快充的移動電源也僅需3A。移動硬碟身上的USB Type-C介面只負責傳輸數據,市面上那些低價線纜其實都是給上述設備準備的,夠用即可。

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相對而言,筆記本和手機身上的USB Type-C介面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,很多中低端產品身上的USB Type-C介面僅支持5Gbps的數據傳輸,好一些的支持10Gbps的數據傳輸,更好一些的在數據傳輸之餘還支持PD協議的充電和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」。

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數據型的USB Type-C介面可以搭配純USB Hub擴展出更多USB、網線介面或讀卡器

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全功能USB Type-C介面可以搭配包括HDMI和充電介面在內的高端擴展塢

在高端筆記本身上,我們還能看到皇帝級的雷電3/4介面,隨著第11代酷睿筆記本的普及,雷電介面逐漸往中端市場下探,很多4000元價位的第11代酷睿輕薄本都已標配雷電4。

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雷電介面可以搭配外置顯卡擴展塢或5K~8K解析度的顯示器

在手機領域,以華為Mate/P系列和堅果R2為代表產品身上的USB Type-C介面都支持視頻輸出,相當於全功能型,也能搭配上圖中的擴展塢,將畫面輸出到顯示器端,並使用鍵盤滑鼠操作。可惜,手機圈更多機型的USB Type-C介面僅支持18W PD充電(不包括私有快充協議)和USB2.0的數據傳輸能力。

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從經濟性的角度來看,我們應該根據手頭上具體設備身上USB Type-C介面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,品牌數據線的售價多在60元~80元之間,性價比最高,而且足以滿足家中各類電子產品的充電、數據傳輸和外接顯示器的需求,無論什麼設備都能拿來即用且不影響性能。

至於雷電線,除非你想外接超5K解析度的顯示器或外置顯卡,而且家裡的PC還得配有這種介面,否則沒有必要挑選這類皇帝級別的線纜。

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