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“黑金”系列20/28USB线缆拆解
此次拆解基于正德诚技术新推出的“黑金”系列20/28 USB线缆作拆解分析，并选用一条贝尔金的黄金线作对比性能测试
黑金系列USB线缆规格：18/28无氧铜，16U''镀金脚，3U''外壳镀金，双屏蔽（铝箔屏蔽+96编织屏蔽），HDPE包信号线，PVC包电源线，黑色PVC外包，6.0 OD(外直径)，单/双磁环
黑金II和其他线材的概要比较
| | 黑金II | 市面上常见的标准USB2.0线(真) | 劣质线 | 协议要求 | 影响 | | 电源线径(AWG 越小越粗) | 18 | 24 | 24~30 | 20~28 | 线越粗压降越小、驱动和越强 | | 导电材料 | 无氧铜 | 普通铜 | 普通铜或铜包钢 | 铜 | 铜的纯度越高，导电率越高，越不易氧化 | | 线径（mm） | 6 | 4.0~4.5 | 3.0~4.5 | <=5.2 | | | 屏蔽 | 铝箔+96编双屏蔽 | 铝箔或无+48或64编双屏蔽 | 无 | 双屏蔽，屏蔽率>=65% | 双屏蔽对抗外界干扰具有具有举足轻得的作用 | | 磁环 | 真磁环（3米及以上双磁环） | 一般无磁环 | 无 | 有 | 消共模干扰 | | 接头触点镀金 | 16U'' | 0.8~3U'' | 无 | 有 | 16U''为镀层基本无微孔的最低要求，无微孔能有效防止内部铜脚的氧化 |
本批黑金系列线提供0.8m/1.8m两种长度的USB A公对A公、A公对B公线缆，1.8m/3m/5m三种USB延长线（A公对A母）
A公即一般接计算机USB插头的USB头；B头又称打印头、方头，常见于打印机、3.5寸硬盘盒的USB接头；A母，即是计算机常见的USB插座。关于USB后文中有详细的描述。
黑金II线材的具体
| 长度 | 头1 | 头2 | 磁环 | A公对A公 | 0.8 | A公 | A公 | 1 | 1.8 | A公对B公 | 0.8 | B公 | 1.8 | A公对A母 | 1.8 | A母 | 3 | 2 | 5 | 2 |
侧剖面
要拆解，先从协议出发来看看具体的规范和要求（USB的具体协议大家请到 http://www.usb.org/developers 上下载，USB协议和传统的IEEE封闭的只提供给会员的严格保密的协议不同，而是和IP协议的一样，是一个完全开放的协议，并不只提供给会员，而是提供给所有人免费下载，并公开所有细节，从这点来看，相比IEEE,就有了一种平民协议的味道）：
先来看看USB协议对电源线的要求：
从上图中，我们可以看到，USB建议的电源线的线粗从最粗的AWG20一直到AWG28,关于AWG，即是American Wire Gauge，是美制电线标准的简称
由上图可看出，AWG数字越小，线径越粗，比如我们能在市面上买到的较好的线，是AWG24，直径约为0.511mm，而黑金II系列为AWG18，已超出了USB协议所规定的规格，约为1.02mm ，这也是为什么我们说超规格USB线的原因。导线电阻计算公式为:Ｒ＝ρＬ／Ｓ（其中ρ表示电阻率，Ｒ表示电阻，Ｓ表示横截面积，Ｌ表示导体的长度），圆截面积为S=πR2 ,也就是说，导线电阻和线径的平方成反比，线径越粗，电阻也越低，那么线压降也就越小，这点在后面的测试中也证明了！
| AWG Dia-mils TPI Dia-mm Circ-mils Ohms/Kft Ft/Ohm Ft/Lb Ohms/Lb Lb/Kft *Amps MaxAmps | | | | | | | | | | | | | | | 10 101.90 9.8140 2.5881 10383 0.9989 1001.1 31.819 0.0318 31.428 13.844 20.765 | | 11 90.741 11.020 2.3048 8233.9 1.2596 793.93 40.122 0.0505 24.924 10.978 16.468 | | 12 80.807 12.375 2.0525 6529.8 1.5883 629.61 50.593 0.0804 19.765 8.7064 13.060 | | 13 71.961 13.896 1.8278 5178.3 2.0028 499.31 63.797 0.1278 15.675 6.9045 10.357 | | 14 64.083 15.605 1.6277 4106.6 2.5255 395.97 80.447 0.2031 12.431 5.4755 8.2132 | | 15 57.067 17.523 1.4495 3256.7 3.1845 314.02 101.44 0.3230 9.8579 4.3423 6.5134 | | 16 50.820 19.677 1.2908 2582.7 4.0156 249.03 127.91 0.5136 7.8177 3.4436 5.1654 | | 17 45.257 22.096 1.1495 2048.2 5.0636 197.49 161.30 0.8167 6.1997 2.7309 4.0963 | | 18 40.302 24.813 1.0237 1624.3 6.3851 156.62 203.39 1.2986 4.9166 2.1657 3.2485 | | 19 35.890 27.863 0.9116 1288.1 8.0514 124.20 256.47 2.0648 3.8991 1.7175 2.5762 | | | | | | | | | | | | | | | AWG Dia-mils TPI Dia-mm Circ-mils Ohms/Kft Ft/Ohm Ft/Lb Ohms/Lb Lb/Kft *Amps MaxAmps | | | | | | | | | | | | | | | 20 31.961 31.288 0.8118 1021.5 10.153 98.496 323.41 3.2832 3.0921 1.3620 2.0430 | | 21 28.462 35.134 0.7229 810.10 12.802 78.111 407.81 5.2205 2.4521 1.0801 1.6202 | | 22 25.346 39.453 0.6438 642.44 16.143 61.945 514.23 8.3009 1.9446 0.8566 1.2849 | | 23 22.572 44.304 0.5733 509.48 20.356 49.125 648.44 13.199 1.5422 0.6793 1.0190 | | 24 20.101 49.750 0.5106 404.03 25.669 38.958 817.66 20.987 1.2230 0.5387 0.8081 | | 25 17.900 55.866 0.4547 320.41 32.368 30.895 1031.1 33.371 0.9699 0.4272 0.6408 | | 26 15.940 62.733 0.4049 254.10 40.815 24.501 1300.1 53.061 0.7692 0.3388 0.5082 | | 27 14.195 70.445 0.3606 201.51 51.467 19.430 1639.4 84.371 0.6100 0.2687 0.4030 | | 28 12.641 79.105 0.3211 159.80 64.898 15.409 2067.3 134.15 0.4837 0.2131 0.3196 | | 29 11.257 88.830 0.2859 126.73 81.835 12.220 2606.8 213.31 0.3836 0.1690 0.2535 |
从上表AWG 10~29的详细规格表中，我们可以看出，18号线（黑金II）的电阻仅为20号线（黑金）的1/2强，仅为24号线（常见USB标准2.0线的1/4弱），从理论上即知黑金II的驱动之强，可见一斑！黑金线已算是非常强大的了，黑金II更进了一步，具备了王者的素质！
从协议中，我们也能看出对电源线的要求：非对绞，PVC绝缘，红线为正，黑线为地
“黑金II”系列线材的电源线为多股镀锡无氧铜绞合而成的AWG20，非对绞。
接着再来看看USB协议对信号线的要求
从协议中我们可看出几点：
１.线粗为AWG28;
2. 线材至少要求stranded tinned copper,即多股铜；
3.绝缘要求：HDPE(高密度PE)或发泡PE或发泡PP;
4.颜色分别为绿、白两色；
5.两线对绞，绞距为60mm 到80mm这个范围;
从上面的截面详图中我们已能看到绿白两色的线。“黑金II”为信号线所选用的绝缘材料为HDPE，成线回来以后，经过燃烧测试，发出的味道是焟烛味，符合PE材料的特征。
“黑金”系列信号信由多股镀锡铜绞合而成的AWG28，绞距60mm，完全符合协议要求。
对于外层屏蔽，协议要求为铝泊加编织的屏蔽，铝箔在射频范围内通常比编织更加有效，网状编织屏蔽在保持良好的柔韧性及抗挠寿命的同时，提供了超群的结构整体性。对于工作在480MBPS的USB差分信号来说，明显是超高频率的射频波段，低频的信号对其影响较小，所以编织在这里更趋向提供结构整体性能。“黑金II”系列的的屏蔽层为铝箔加96编的铝编织。
看完了线材，然后来看线头
USBA头(pin脚磷铜镀16U''金，外壳铁镀金)，USBAA侧面可清楚的看到方便插拨的防滑齿
USB A母(pin脚磷铜镀16U''金，外壳铁镀金)
USB B公(也叫方头,一般接打印机,3.5硬盘盒一类的设备)
印字,所印字符为：
NewCathay Tech Black Gold II Series USB 2.0 Shielded High Speed Cable www.newcathaytech.com 28AWG/1P and 18AWG/2C 80℃ 30V
表明这里正德诚出的18/28超规格黑金II USB 2.0双屏蔽线
说了这么多关于线材的问题，其实大家最关心的问题莫过于此线和其他线的差别在什么地方。其实对于信号线来说，要求并不高，只要符合差分阻抗（也就是协议中提到的对绞、绞距和外包绝缘材料的问题），用铜或铜包钢差别并不大，因为这么高频率的信号，就会出现一种叫趋肤效应的现象，也就是说信号都基本上是在线材的表面传输，所以里面用什么，差别并不大。这也就是为什么会有铜包钢这种线出现的原因。但是，拜托，这只是针对信号线，如果在电源线对里用铜包钢，那就明显是JS作风了，因为走直流电流，最大的一个问题就是导线的直流电阻，也就是线所带来的线压降的问题，在这个方面，铜和铁不是一个数量级的材料，只能用铜或更高级的材料，当然从性价比来说，基本上只有铜可选。铜当然也有区别，普通铜和无氧铜，他们的电阻率是有差别的，工厂进线的时候确认铜的等级的一个重要指标就是测电阻率，无氧铜的由于含氧量低，电阻率是相当的低，所以最好的材料是无氧铜。“黑金II”系列线所用的即是无氧铜。所以，USB线最大的差别就在两根电源线上，
这次测试主要测黑金II的电源驱动能力.由于USB总线传的是DC直流电,电源驱动能力的主要表现就在于阻抗,这不只是线阻,而是线阻/接头的接触电阻/焊点的电阻的一个综合阻抗.
对于黑金II来说,线阻这个占大部分阻抗来源的成份已被缩减到最低,18/28这个规格,从我们了解的情况看,已是全球独家,没有人做这么粗的线了!另外,USB的触点我们都是镀的16U''的金,相对于市面上常见的滚镀的0.8U''甚至不镀金的产品,金的物理属性和16U''的厚度保证了超低的接触电阻和超抗氧化的特点.来看看下面这张图吧
从图上可以看出,一根5米长的黑金II线的线阻竟然和一根市售的最好的30cm的24/28的线阻一样.大家常喜欢找超短的线,就是因为其超强的驱动能力,看来对于黑金II,普通的短线驱动强并不太适合,因为太强大了!一根3米的黑金II和1.5米的黑金的指标是一样的,那可以说黑金II的驱动能力基本上达到了黑金的四倍!看来黑金II可以宣传为"王者归来"了!
这次我们来看看黑金II的数据传输性能,由于黑金II线的规格一致,均为18/28,所以这次测试以方便级联的延长线为测试主体,测试方案是通过测试级联而成的不同长度的延长线驱动移动硬盘的HDTUNE和FASTCOPY的数据,来评估黑金II的不同线长度下的数据传输性能.
HDTUNE不用多说,经典的数据传输的测试软件,能够以图表方式简单明确的显示被测硬盘的数据传输性能;FASTCOPY则是以大数据量的拷贝的时间和平均传输率来考验在大量高强度的拷贝过程中硬盘的实际性能的考查.
先来看一下在不同延长长度下硬盘的HDTUNE的测试数据:
不延长:
3米延长
6米延长
9米延长
从上面几张测试图来看,的确在这9米范围内,基本上可以看做对数据传输没什么影响.
再来看看实际的传输大文件时的结果:
和上面结果一致,基本没有影响,可以看成是一样的结果
所以,从上图的测试结果,我们可以得出这样的结论:黑金II能保证在长距离的传输中的USB2.0的速率下的高速传输,这个2.0的极限,从我们的测试来看,基本上在10米左右,也就是说,只能在10米左右保证USB2.0的速率.要知道,这可是保证了480M的传输速率的情况下喔!
稍后我们会做出有无中继情况下的最长连接距离的测试! |
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发表于 2010-11-5 11:39
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