Type-Cケーブル、相互接続動作を評価するには？：USB3.1試験の課題（2）（3/4 ページ）

3回にわたって、最新USB規格である「USB3.1」に対応するための試験について解説していく本連載。第2回は、USB3.1デバイス対応として設計された新しいリバーシブル型コネクタType-Cである。全ての機能を1種類のサイズで提供するType-Cケーブルだが、設計や試験の観点からみればさまざまな問題がある。ケーブルとコネクタに対する新コンプライアンス試験について紹介しよう。

[Randy White，EDN]

新コンプライアンス試験への対応

　Type-Cケーブルの設計では、ケーブルアセンブリの試験体系に新たな課題が生まれ、新たなアプローチが必要となる。Sパラメータ包絡線（S-parameter envelopes）に基づく従来のケーブルとコネクタに対する試験では、ある周波数範囲での変動がシステム動作にとって大きな問題にならないことがあり得るため、設計がコンプライアンス試験に不合格になる恐れがある。挿入損失やクロストークなど従来なパラメータで規定される旧来のUSBケーブル試験要求とは異なり、体系化されたパラメータによって例外条件や変動要素が考慮されることになった。

　Sパラメータはチャンネル、つまりケーブルとコネクタを周波数の関数として記述するために利用される。図5はケーブル/コネクタの伝達関数、つまり応答特性を示す。ごく一部に仕様不満足の様子が見られるが、どうすれば、これが実際の誤動作につながると分かるのだろうか。この結果が、実際にシステムがうまく動作しない原因になるのだろうか。USB3.1試験委員会は、“Backplane Community”から、「適合モデル化アプローチが、実際のチャンネル動作をよりよくエミュレートできる」とのフィードバックを受けたという。

図5：ピークが制限値（赤の破線）を超えたとしてケーブルアセンブリを試験不合格とするのは誤りかもしれない

　このフィードバックおよび標準化委員会の作業の結果に基づいて、現在のType-Cケーブルアセンブリ試験仕様ではコンプライアンス認証に必要な準拠試験項目が規定された。

　伝統的な試験は現在では「参考試験」と位置付けられるが、詳細設計や故障解析には活用されるだろう。以前の試験では、合否を決定するためにテンプレートやマスクが使用された。現在のコンプライアンス試験には多くの後処理過程があり、その処理により適合モデルが生成され、仕様値と比較される。このアプローチの代表例が図6に示す青色の直線、つまり適合モデルだ。

図6：USB Type-Cケーブルアセンブリの試験では、Sパラメータを利用して対象アセンブリの動作がモデル化される （クリックで拡大）