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舊 2005-05-10, 10:13 AM   #1
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USB線材對傳輸速度的影響

說起線材,大家一定對那些用劣質網線假冒五類線的JS深惡痛絕吧,但用於移動儲存於的USB線材呢,相信很多人都會忽視。隨著USB2.0標準逐漸成為主流,線材的重要性也凸現出來。


筆者以前對此也是不以為然,雖然對自己那個USB2.0硬碟盒只有3MB/S不到的「龜速」大為不滿,但一直都沒有懷疑到線材頭上。

一次無意中換用了另外一根傳輸線纜,速度竟然一下子突破了10MB/S!其實線材的好壞不但對傳輸效能有很大的影響,而且在穩定性、安全性、使用壽命和環境保護等方面都有明顯的差別。相信你讀完本文之後,就會感歎原來這小小的線材裡頭也大有學問呢!

一、 認識USB線材的結構


如所顯示為一段標準的USB線纜的各部分構成。

A為聚氯乙烯護套,即我們平時所能接觸到的線的表皮,主要起保護作用。

B、C均為遮閉層,分別為編織遮閉和鋁箔麥拉帶遮閉,它的作用是遮閉外界的干擾,保證資料傳輸的穩定和可靠。尤其是USB2.0規範對線 材遮閉層的要求非常高,因此這也是分辯線材好壞的一個重要特徵。

凡是高品質的線材都應該有這兩個遮閉層,好的線材遮閉層編織得緊密而細緻,劣質的線材則偷工減料,編織層稀疏零亂,有些甚至省掉了一個遮閉層。


D為芯線的絕緣護套,保護芯線的同時也將芯線和屏 蔽層隔離開來,材料一般為實心或發泡聚氯乙烯等。最裡面的當然是芯線了,材料一般為鍍錫或裸銅導體。

從圖1的斷面圖可以看到,USB傳輸線由四根芯線組成,分別採用紅、黑、綠、白四色標記,大家一定很心急想瞭解這四根芯線起到什麼作用呢?
說到這我們不妨先看看USB接頭埠的構成,大家可以看到,接頭裡面共有四根扁平的金手指,USB傳輸線纜裡 的四條芯線就是對應接頭埠上這四條金手指的。


細心的你還會發現四根金手指中,右側的兩根比較長,為什麼要這樣呢?哈哈,有玄機的!這就是USB支持熱插拔的原理,USB是通用串行接頭,只需要兩條資料線(線纜裡的綠線和白線)就可以完成資料的傳送和接收, 它們與接頭埠裡較長的兩個金手指對應,較短的那兩個則是對應地線(黑色)和電源線(紅色)。


這一獨特的構造,使得USB設備在插拔的程序中,例如當我們安裝一件USB設備時,由於USB接頭埠內部的金手指長短不同,因此較長的資料線會先與USB插槽接觸, 然後才是電源線和地線;向外拔時則剛好相反,由於電源線較短,所以首先被中斷連線,然後才是資料線。


關於這一原理,有人說只要插拔時遵循這一原則,非USB設備也是能「熱插拔」的!早期的USB接頭的排線有兩種,一種是交錯式的,另一種是非交錯式的,兩者並不 相容,使用交錯式接頭的設備如果接到了非交錯式的接頭上會無法工作,現在基本都統一了。


用於USB2.0設備的傳輸線纜和普通USB1.1的線纜在結構生產上是有區別的,由於USB2.0的時鍾頻率高達480M,因此它對信號波形失真和帶欺騙性質的電磁干擾方面有了更高的要求。


除了遮閉層以外,USB2.0傳輸線纜一般不能太長(大多為1米 以下),因為傳輸的距離越長,信號的衰減也越大,芯線也要比USB1.1的粗一些。


如果你有機會拆開線纜去觀察,就會看到USB1.1線纜裡的地線和電源線都比USB2.0的要細很多。

另外,很多USB傳輸線纜在接頭的一端還會引出一條PS/2接頭的導線,這叫做輔助電源線,當你的USB設備由於供電不足而不能正常工作時,例如某些耗電較大的移動硬碟就可插上該線為設備提供額外的電流。

輔助電源線是不傳輸資料的,裡面沒有資料芯線和遮閉層,因此線纜也較細。使用的時候應先插上輔助電源線,再插 USB接頭;拔出時則是先拔出USB接頭,最後再拔輔助電源線,以確保資料不會丟失掉。

二、如何分辨線材的好壞


我們在選購USB傳輸線纜的時候,並不能窺到其內部的構造,因此如何分辨線材的好壞,只能通過其它我們能夠接觸到的方面下手。筆者總結了幾點秘訣,供大家參考:


1、看外觀

好的USB線纜應該有一定的粗度(線纜越長則要求越粗),而且整根線的粗細都是一致的,線的護套材料要有彈性,能承受合理範圍內的彎曲和拉伸,沒有老化乾裂或「起泡」的現象。

USB接頭埠及裡頭的金手指應光潔明亮,沒有袑鞢C護套上面的標幟應非常清晰詳細 ,印有該線的各項技術指標參數、符合的安全規範等,名廠的線材還會有自己公司或品牌的標幟。


2、認安規

好的線材都會通過各項品質及安全認證,最一般的是UL認證,即保險商試驗所(Underwriter Laboratories Inc)。

UL的服務不僅依據美國UL標準,也依據加拿大標準(C-UL),由此,UL標記也分為用於UL產品和C-UL產品以及兩者都滿足三種,各種標記分別見表一。


需要注意的是,某一廠商的名字在UL的產品目錄上出現,並不表示該廠商的所在產品都是通過了UL認可的,只有那些帶有UL標記的產品才能認為是在UL跟蹤檢驗服務下生產的產品;另外一般的還有國內的長城認 證,標記如圖3。

3、識參數


線纜上面的標幟是USB線纜的各項技術指標,這些參數在一定程度上反映了該線的效能和品質,所以我們有必要瞭解、讀懂這些參數。

如為截取自USB線纜的一段標幟。

當中對普通消費者在選購時最具意義的參數是線徑,即線纜芯線的直徑。

業界對線徑的粗細是以 號數「AWG NO.」來表示的,如24AWG、26AWG等等。

「AWG」這個服務機構相信大家在其它線纜產品中也經常會碰到,不過大家又是否知道它的表示意義呢?
其實AWG(American Wire Gauge)是美制電線標準的簡稱,AWG值是導線厚度(以英吋計)的函數,26AWG約為0.4mm。數目越小表示線徑越粗, 所能承載的電流就越大, 反之則線徑越細, 耐電流量越小。


例如說,12號的耐電流量是20安培,最大承受功率是2200瓦。


而18號線的耐電流量則是7安培,最大承受功率是770瓦。為什麼AWG號數越小直徑反而越大?如這麼解釋你就會明白:
固定的截面積下能塞相同的AWG線的數量,如AWG11 可塞11根、而AWG15可塞15根,自然的AWG15的服務機構線徑就較小。

USB2.0規範要求線徑在AWG20-AWG28之間。

4、測效能


上面提到的看參數的方法一般只能作為參考,因為很多假冒劣質產品上也都標著「好看」的數位。實測USB線纜的效能則是萬無一失的做法。

用USB線纜直接接駁USB2.0的設備,複製貼上一些文件以計算其效能。為了準確測試傳輸速度和資料的穩定性,最好選項 一些幾十兆的大文件。

現在符合USB2.0的移動硬碟一般都能達到10MB/S左右的寫速度,可以此作為參考值。


低品質的線材則會成為傳輸的瓶頸,例如只有幾兆每秒的速度,或出現在複製程序中中斷,文件無法開啟等現象。另外,讓USB線纜持續工作一段時間後用手感覺線的溫度,劣質線材這時會非常燙手,而好的線材則還是溫溫的。
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