Анализатор USB кабелей

[Andrey_B]

Назрела необходимость в приборе, который мог бы определять тип, исправность и качество USB кабелей, коих уже наплодилось великое множество. И процесс этот похоже дальше будет только усиливаться. Китайцы за мыслимые деньги предлагают только платки со светодиодиками. Вот один из лучших, правда он не с Али. За немыслимые деньги тоже, вот прям универсального и удобного прибора не нашёл. Любительских конструкций, заслуживающих внимание, тоже как то не встретилось. Может плохо искал?

Раздумываю сделать такой прибор. Коробка с дисплеем и двумя наборами разъёмов, размещённых на одной стороне:
1. Выходные:
- USB 3.0 Type-A.
- USB 3.0 Type-C.
2. Входные:
- USB 3.0 Type-A.
- USB 3.0 Type-C.
- Micro-USB 3.0.
- USB 2.0 Type-B.
- Mini-USB 2.0.

Что ориентировочно прибор должен показывать:
1. Активное сопротивление всех линий (в том числе зеркальных для Type-C). 0.1R...20.0R.
2. Активное сопротивление между некоторыми линиями (в том числе зеркальных для Type-C), (CC1, CC2, ID и VBUS, GND. D- и D-). 0.1k...500k.
3. Ёмкости между GND, VBUS и остальными линиями, и по входным, и по выходным разъёмам (+ отношение или разность ёмкостей между входным и выходным разъёмом по одноимённой линии). 0pF...1000pF.
4. Волновое сопротивление пар. 30R...300R.
5. Затухание ВЧ-сигнала в парах.

Может что-то упустил, или наоборот что-то не имеет смысла?

[Martian]

Ну, уже скоро будет USB 4.0...

[vlasovzloy]

Многие пд кабели с чипами внутри, на изоляцию не измеришь

[ass20]

Andrey_B,
Добавьте еще возможность проверки USB удлинителей и возможность подключения щупов к кельвина для тестирования одиночных проводов ..

[Andrey_B]

Martian, полный кабель USB 3.0 вроде как вполне подходит для USB4.

vlasovzloy, чипы сидят на конкретных линиях, возможно будет видно активное сопротивление между этими линиями и GND или VBUS.

ass20, не думаю, что надо заморачиваться какой-то особой метрологией в таком приборе. Это должен быть скорее пробник, типа китайского транзистор-тестера. Четырёх-проводная схема тут избыточна. Контактные площадки для линий нужно предусмотреть.

Кстати вопрос, может у кого есть идеи, как по простому, используя периферию например STM32, измерить волновое сопротивление или затухание? И надо оно вообще?

[vlasovzloy]

Ну по скоросьи передачи тоже надо какие то тесты

[ass20]

Andrey_B,
Без четырех проводки будет тяжко измерить активное сопротивление кабеля.... Для кабелей которые используются для зарядки, параметр критичный..
Хотя как вариант можно сделать 2 источника тока на 10мА и 100мА для измерения активного сопротивления
vlasovzloy,
скорость вроде как в USB3.0 только меняется в зависимости от параметров линии...
Возможно в стандарте USB есть информация, о зависимости скорости передачи от параметров линии, на основе этой инфы можно прогнозировать скорость передачи..

[Andrey_B]

Думаю волновое сопротивление само по себе и не особо нужно. Известно, что качественный кабель должен его иметь равным 90R. Затухание на ВЧ нас интересует именно на нагрузке 90R. Влиять на это затухание будет в основном волновое сопротивление и неоднородность линии (при неизменной и правильной нагрузке). Т.е. чтобы судить о качестве пары (что нам собственно и нужно), достаточно её правильно нагрузить на одном конце, а на другой подавать сигнал ВЧ и просто измерять КСВ. Чем он ближе к 1, тем качественнее кабель. Правильно я рассуждаю?

[Martian]

а нельзя просто в один конец загнать на максимальной скорости данные, тут же их как-то сравнить с принятыми с другого конца, и проанализировать какую-то разницу? притом, на примитивном уровне - разница есть, плюс выпадение данных, и разницы нет (несущественная) - годный кабель

[Andrey_B]

Martian, нет, думаю так будет на много сложнее. Нужно сформировать сигнал согласно стандарту, принять его согласно стандарту, ещё и как-то проверить достоверность. Да и не обязательно будут выпадения даже на не очень хорошем кабеле. Тут нужна простая реализация из г и палок, которая давала бы количественную характеристику хуже-лучше, пусть и не слишком достоверную метрологически.

[Martian]

так я и имел ввиду говнопалковое сравнение каким-нибудь компаратором, именно хуже-лучше

[vlasovzloy]

Ну предположим usb туда сюда работает, вот туда- сюда и прогонять. Например выдает частоты поднимающиеся, компаратором смотрит. Поочереди мультиплексором все провода или по одному пох. Как сбоить начало запомнил шаг, следующий, запомнил шаг. Потом в обратку переключилось и по новой. Потом пишет напримеи цыфры. От 1 до 9. Например 7-7-6-9 смотрим прикидываем, более лименее. Другой каьель 2-2-6-6 уже не очень

Добавлено after 1 minute:
Это для 2,0 для3,0 соотвнственно 8 цыфр

[Andrey_B]

vlasovzloy, это больше похоже на измерение АЧХ, а не затухания. Т.е. так можно выявить максимальную частоту, а не степень затухания широкополосного (там ведь цифра ходит) сигнала. А это не одно и то же. Да и опять же, скорее всего чтобы хоть как-то проявились отличия отличного кабеля от кабеля средней паршивости, придётся так поднять частоту, что затраты на схемотехнику превысят все мыслимые пределы.

Вот думаю, если на классический мостовой КСВ-метр подавать не высокочастотный синус, а короткие и редкие несимметричные импульсы, будет он корректно работать ?

[khach]

Если кто видел схему nanoVNA, то давно была идея повторить ее с двумя измерительными мостами и запитать от синфазного сигнала Si5351- получится однопортовый рефлектометр для симметричных линий. Самое то для USB3 ( для ее высокоскоростных линий) да и обычный USB 2 оно обмерить сможет. Ну и для компьютероной лапши и например HDMI кабелей тоже подойдет.
А по поводу линий питания- раньше все гнались за низкоомными кабелями, но с появлением QC(quick charge) и PD3 (power delivery) это перестало иметь смысл- источник выставляет 9 или 12 вольт а то и больше, сколько попросит нагрузка и падение в кабеле не имеет решающей роли.

[vlasovzloy]

Не только лишь все пд умеют, много кто еще на 5 вольтах, фонарики регистраторы и прочие хдд, не надо тут нам радости прлные штаны любой кабель гавно нам ничо страшного. Запятые закончились, коньяк нет) прощайте до завтра

[Andrey_B]

[uquote="khach",url="/forum/viewtopic.php?p=4552677#p4552677"]Если кто видел схему nanoVNA, ... Самое то для USB3...[/uquote]
Странно, что на али не получилось найти переходников SMA<->USB для этих целей.

Прибору, который я задумал, нужно в общем только уметь отличать "лапшу" от витой пары, хоть как-то приближающейся по параметрам к стандарту. Какой-то значимой метрологии не нужно.

Вот прикинул по мотивам мостового КСВ-метра:

На входе меандр с крутыми фронтами, чем круче, тем широкополосней измерение. При идеальном согласовании волнового сопротивления кабеля и сопротивления нагрузки, а так же минимуме прочих потерь, постоянное напряжение будет близко к нулю. При увеличении потерь или рассогласования, напряжение будет расти. Как вам идея?

[vlasovzloy]

Ну по сути да. Но будет как со скоростью света, только туда обратно узнаем. Надо все таки и туда и назад и по одному проводочку смотреть

[Andrey_B]

Правильней наверное так:


Ещё после обсуждения с коллегой родилась такая идея. Разместить по концам линии по приёмопередатчику ESP8266, NRF24L01, MRF49XA/TRC101 или подобному, умеющему RSSI. Одним передавать несущую, другим измерять уровень принимаемого сигнала. Откалибровать и в полосе до 1-2.5ГГц вполне можно будет смотреть затухание.

[TEKTRON]

Эх, если б ещё плохие контакты в разъёмных соединениях выявлять...

[vlasovzloy]

Ага и разьемы сами бы перепаивались