Tag Archives: コネクタ

コネクタの高周波特性を測定する際に見落とされがちな判断条件とは？（後編）

高周波特性が分からない？設計検証に時間がかかる？ 前回の記事では、高周波コネクタの設計で機械エンジニアが直面する課題と潜在リスクについてまとめました。従来の低速コネクタの設計においては、特に高周波特性を考慮する必要はありませんでしたが、高速コネクタの設計では、高周波特性は品質に影響を及ぼす重要な要素となります。高周波特性は非常に複雑であり、機械エンジニアも高周波特性を理解するのに経験が不足していたりすると、高周波コネクタの設計と検証に多くの時間がかかってしまいます。また、検証した結果がfailだった場合、効率的に問題点を特定して修正することもできません。 高周波特性の潜在リスクを一度で確認 アリオンには環境設備と豊富な実績があります。高周波特性が不良の場合に起こる得る潜在リスクを分析しまとめました。 1.　インサーションロス（Insertion Loss） 挿入損失が大きすぎると信号の減衰が悪化し、伝送距離と帯域幅に影響します。 2.　リターンロス（Return Loss） 反射損失が大きすぎると信号の反射と干渉が発生し、信号品質に影響します。 上記の潜在リスクにより、データの伝送頻度低下や高いビットエラー率を引き起こし、その結果サーバー全体のパフォーマンスが低下する可能性があります。 インサーションロスやリターンロスの検証が、毎回わずかな差で合格できない場合、どのようにこれを改善するかが、エンジニアにとって最大の課題になります。TDR（Time Domain Reflectometry）を観察して問題を解明しようとするかもしれません。ただし、難しいのはTDRが規格に準拠している場合で、この場合はどのように修正に取り組むべきでしょうか？多くのお客様の製品プロジェクトで経験を積んできたアリオンは、上記のリスクに対して改善すべき考え方の方向性を示すために、以下の事例を提案します。 事例紹介 [...]

コネクタの高周波特性を測定する際に見落とされがちな判断条件とは？（前編）

科学技術トレンドの観察と製品設計の課題 ハイテク時代において、今日のテクノロジー製品に影響を与えている2つの重要なトレンドがあります。1つは製品の高速化、もう1つはサイズの小型化ですが、このトレンドの下で高速、高周波、小型の製品を設計する際、多くの課題に直面します。特にコネクタ設計の分野では、高周波そのものの特性が大きな減衰と大きな干渉をもたらすため、小型の高周波コネクタの設計はさらに困難になります。 想像してみてください。マシンのエンジニアがソフトウェアシミュレーションを駆使し、苦労して実装した高周波コネクタのサンプルで、高周波特性を検証した結果最終的に不合格だったとします。エンジニアはその知らせを受けた瞬間に大変驚き、すぐにシミュレーションに問題があったのか、あるいは実装か測定に問題があったのではないかと疑問に思うことでしょう。経験豊富なエンジニアであれば、自分のシミュレーションと実装に自信を持っているため、測定部分を疑うエンジニアが多いですが、測定には多くの重要な要素があるため、必ずしも問題を特定できるとは限りません。 見落とされがちな高周波コネクタの潜在リスクを知ろう！ アリオンは、お客様の製品測定で豊富な経験を積み重ね、見落とされがちな潜在リスクを分析し総括しました。それは、PCB基板が高周波コネクタの特性に影響を及ぼす可能性があるということです。 コネクタの高周波特性を測定する場合、PCB基板を介して機器に接続する必要がありますが、PCBの特性が完全に除去されるかどうか（De-embedded）で、PCBの設計と製作の良し悪しを判断します。中でも、多くの人が見落としてしまう基本的な判断条件の1つが、2つのThru（通過）のIL（挿入損失）とRL（反射損失）の交差で、これらの交差はないほうが理想です。 したがって、コネクタ用のPCB高周波テストフィクスチャを製作する場合は、一般的なPCBレイアウト設計会社を選んで製作することがないようにしましょう。会社選びを間違えてしまうと、時間（テストフィクスチャの完成に最低4週間かかる）やお金（低価格の会社を選んでも、設備や経験が不足している）を無駄にすることになり、最初からすべてをやり直さなければなりません。 上記の潜在リスクに対し、当社が選ばれる理由 アリオンは以下の条件を備えており、問題を回避して、包括的なコンサルティングサービスを提供することができます。 1. 多くの協会が認定する試験機関として、幅広い業界の高周波コネクタ規格に精通している。 2. 設計や計測で豊富な経験がある。 3. 規格に準拠した完全な計測装置を備えている。 [...]

USB充電中にうっかりケーブルを足に引っ掛けてしまい 、充電ポートが壊れた経験はありませんか？

技術の進歩に伴い、ポータブルガジェット製品の種類がますます増えています。こうした製品のサイズは、現在の技術ではほぼ限界に達しているため、最近のトレンドとして、同じサイズでより多くの機能を入れ込むことを目標に開発が進められています。 初期のポータブル製品は、製品サイズが大きかったため、I/Oポートインターフェースでは比較的大きなものを使用することができました。その後、製品サイズの小型化に伴い、ノートパソコンのUSBポートがUSB Type-Aコネクター（右の画像）からUSB Type-Cコネクター（左の画像）に置き換わったように、インターフェースも小さくしなければならなくなりました。 USB Type-Aはコネクタ自体のサイズが大きく、またデータ転送速度にも限界がある一方で、USB Type-Cコネクタは小型で高速なデータ転送が可能という特性を持っているため、徐々に製品用途の主流となっています。 コネクタのサイズが小さくなることで、機械構造に変化をもたらし、インターフェースの衝撃に対する耐性も低下します。 以下、概略図で説明しましょう。USB Type-AとUSB Type-CのメスコネクタがPCB基板に固定されている場合、コネクタを基板から引き抜く最大の力をF（緑の矢印）と仮定します。メスコネクタのポートを支点として（赤い三角形）　トルク＝モーメントアーム×力　の方法で計算すると、支点の右側の同じ位置にあるワイヤーが耐えられる力が異なり、USB Type-Aの支点の右側にFの力が加わるとコネクタは外れてしまいます。しかし、USB Type-Cの場合は2/3Fの力しか耐えられず、コネクタのサイズが小さくなると外部の衝撃に対する強度も明らかに低下するため、Type-Cコネクタの固定強度には特に注意が必要です。 USB Type-Cの普及に伴い、昨今の自動車業界でも車載充電のコネクタが徐々にType-Cに切り替わっています。以下のような事態を経験したことがある方も多いのではないでしょうか。 [...]

超高解像度時代の到来：なぜHDMI変換アダプタ製品は認証が不可欠なのか？

HDMI協会の重要アップデート：HDMI変換アダプタの認証プログラム 現在最も普及している伝送インターフェースであるHDMIインターフェースは、さまざまなAV製品で広く使用されており、同時にさまざまなHDMIコネクタタイプ（標準、ミニ、マイクロなど）も開発されています。市場にはさまざまなHDMI変換アダプタ（例：メスからオスへの変換、標準からマイクロコネクタへの変換など）がありますが、これまでHDMI協会はHDMI変換アダプタの仕様を明確に定義していないため、市販のHDMI変換アダプタはいずれも認証テストを受けることができず、品質を保証することができませんでした。 現在最も普及している伝送インターフェースであるHDMIインターフェースは、さまざまなAV製品で広く使用されており、同時にさまざまなHDMIコネクタタイプ（標準、ミニ、マイクロなど）も開発されています。市場にはさまざまなHDMI変換アダプタ（例：メスからオスへの変換、標準からマイクロコネクタへの変換など）がありますが、これまでHDMI協会はHDMI変換アダプタの仕様を明確に定義していないため、市販のHDMI変換アダプタはいずれも認証テストを受けることができず、品質を保証することができませんでした。 HDMI変換アダプタの潜在リスク アリオンはHDMIフォーラムが公式に認定したテストラボとして、豊富なHDMIテスト経験ノウハウと多くのプロジェクトでの実績を背景に、各大手企業やデザイン/製造メーカーと長年にわたり緊密に連携しています。以下では、HDMI仕様の包括的理解と製品テストの実際データを通じて、HDMI変換アダプタの潜在的なリスクを深く掘り下げて分析を加えます。  協会の監査を受け、非認証のHDMI製品が商品棚から強制的に撤去されるリスク  HDMI協会は昨年トレードドレス（Trade Dress）を新たに登録し、製品の外観にHDMIコネクタが含まれていればHDMI製品と見なされ、HDMI仕様に準拠する必要があります。さらに、HDMI協会は2023年5月に匿名通報システムを導入し、消費者が規格に準拠していないHDMI製品を通報できるようにしたため、認証テストに合格していないHDMI変換アダプタは、HDMI協会の監査を受け、強制的に撤去されるリスクがあります。メーカーや販売店がこれに気づかず、サプライヤーからも認証を完了するよう要求されなければ、製品が商品棚から撤去され返品されるリスクに直面することになります。  HDMI Type-Aオスメス変換アダプタ製品のテスト実例  アリオンは、2つのHDMI Type-Aオスメス変換アダプタを使用して品質テストを行い、信号伝送にどのように影響するかを理解するために、インピーダンステストを実施しました。 Model Aアダプタは、インピーダンステストで非常に悪い結果を示しています。赤い部分はスペックを超えており、8K信号がまったく表示されないことがわかり、4K信号は表示されていても画面が乱れます。Model Aアダプタほどではありませんが、Model [...]

「画面がブラックアウト？」USB-CからHDMIへの変換でよくある潜在的なリスク

多くの製品のインターフェースがUSB-Cに置き換わって次第に市場の主流となり、消費者向けガジェット製品の伝送インターフェースを統一する勢いが高まっています。その重要な4つの主要な特性は、向きを気にせず接続できる、電力供給、データ転送、映像伝送で、これらの応用からもさまざまな製品が誕生しています。 しかし、これまで製品設計において、多くのメーカーがコストに重点を置いていたため、実際4つの特性すべてがUSB-C設備やデバイスに組み込まれているわけではありませんでした。そのため、消費者は製品購入後に機能面で落胆したり、ひどい場合には、キャスティング操作で画面が正常に表示されないこともありました。USB-Cは無限の可能性を持ち、世界的なトレンドになりつつある一方で、設計上の潜在的なリスクや課題にも直面しています。以下では、USB-CからHDMIへの変換でよくある問題とその解決策に焦点を当てて説明します。 知らないでは済まされないUSB-CからHDMIへの変換でよくある2つの問題  問題1  ソース側のUSB-Cポートが、データや映像の転送機能をサポートしているにもかかわらず、実際に使用すると画面が正常に出力できない場合があります。コンピュータ画面の右下にポップアップ通知で表示される場合は、DisplayPort Alternative Mode（DP ALTモード）の通信に失敗し、代替モードに切り替えることができず、映像転送がサポートされないことが問題である可能性があります。 アリオンが提供できるサービス 消費者に今後もこのようなトラブルに巻き込まれるだけなのでしょうか？アリオンのUSB-C to Protocol Converter Alt Mode [...]

サーバー高速アドインカードの機能が動作しない背景と原因

Allion Labs  テクノロジーの進化に伴いに、高周波/高速の転送規格も向上し続けており、サーバー産業で広く使用されているPCIe技術もその一つです。現在の製品でサポートされているPCIe 5.0を例にとると、周波数は16GHzに達し、転送速度は32GT/sになります。しかし、高周波によりPCB基板の信号減衰が増加するという特性から、メーカーは製品開発においてより大きな課題に直面しています。こうした信号の伝送距離と減衰の問題を解決するために、ケーブルを使用する設計が増えており、高速コネクタとケーブル応用の多様化が進んでいます。 互換性の問題の下に隠れている潜在的なリスク 高周波の特性に対する注意だけでなく、高速コネクタの量産時において、メカニカルの精度が安定しているかも無視できない重要なポイントです。精度が安定していない場合、他のメーカーのボードやケーブルとの互換性の問題が発生する可能性が非常に高くなります。 簡単な例を挙げると、高速コネクタのサプライヤーが3つあり、それぞれ異なるボードやケーブルと組み合わせる場合、単純にこれだけでサーバーの製造組み立てプロセスで9つの異なる組み合わせが生まれます。そのうちの1つに互換性の問題が発生した場合、その組み合わせで組み立てられたサーバーは、出荷時に以下の潜在的なリスクに直面する可能性があります：  1. 位置ずれ（Misalignment） 両端のサプライヤーが仕様の公差許容範囲の上下限の位置に設計している場合、生産時に各コネクタの公差精度を確実かつ安定して制御できないと、位置ずれの互換性の問題が発生し、それによりボードやケーブルの接続後に機能が失われる可能性があります。  2. ピンの接触面積が小さすぎる  ボードやケーブルの接続後に機能は正常でも、ピンの接触面積が小さすぎるため、信号の反射と減衰が生じ、データ転送速度と安定性に影響を及ぼす可能性があります。 サーバー分野において、高速コネクタをボードに組み合わせる際、両端のピンの位置ずれが発生したせいで、ボードの機能が起動できないという事例が過去に実際にありました。その原因は、異なるサプライヤー間の組み合わせによる互換性の問題でした。大量に出荷され、エンドカスタマーがサーバーを展開し始めた時になって上記の潜在的なリスクが明らかになれば、メーカーはそのロットのサーバーを回収して交換しなければならず、エンドカスタマーのサーバー展開と関連サービス提供のスケジュールを遅延させるだけでなく、会社の評判や製品イメージ、収益に深刻なダメージを受けることになります。 Faster, [...]

押さえておきたいUSB Type-Cコネクタ設計の基本解説

Allion Labs / Tsungbo Chou 2024年秋から、今後スマートフォン、タブレット、カメラなどといった電子製品の充電規格およびコネクタはUSB Type-Cで統一すると欧州連合(EU)で議会の決議を得て制定されました。これにより、USB Type-C関連製品はさらに普及していくと予測されます。 アリオンは、長年にわたり豊富なUSB認証試験の経験と実績があり、関連する団体と密に協業しお客様の設計が標準を満たしているかの確認を行うことで認証取得を希望されるお客様を全力でサポートします。 この記事では、USB Type-Cコネクタ製品の開発および設計時に注意すべき点をご説明します。設計の注意点を踏まることで、余計な開発コストと時間を削減することができます。本記事を通じて開発担当者のお役に立てれば幸いです。 1. USB認証可能なUSB Type-Cコネクタの基本条件：接触端子数について  Receptacleコネクタ  [...]

同軸ケーブルの開発・生産における高周波特性の制御と不良分析

Allion Labs / Ken Yan 長年にわたってお客様の取り組みをサポートしてきた中で、納期や時間のプレッシャーに縛られて、製品検査で合格できないお客様がよくいらっしゃいました。分析すると、多くが製品設計、受け入れ検査、製造初期の各段階で解決しなければならない問題が原因であることが分かりました。このような状況が発生すると、時間の無駄なだけでなく、設計の修正コストも増加するため、各段階で製品の品質パフォーマンスを把握できれば、出荷前のトラブルを大幅に減らすことができます。 不良の原因を分析する前に、まず生産ラインにおける各検査およびコントロールの各段階を理解する必要があります。品質管理プロセスには、基本的に次の様な4つの手順があります。 1. 入荷品質管理 2. 製造プロセスの品質管理 3. 製品検査 4. 出荷検査 [...]

マーケットで最も使用頻度が高い変換アダプター(USB Type-C→HDMIなど)にはどのような問題があるのだろうか

Allion Labs/Ralph Liao USB Type-CをHDMIに変換することについて 数十年にわたる時代の進歩とともに私たちの電子製品も USB Type-A コネクタからUSB TYpe-C コネクタに進化してきました。携帯電話、コンピューター、タブレットなどのポータブルデバイスは徐々に USB Type-Cのインターフェースを利用してきましたが、その名前の通り、ポータブルデバイスというものは持ち運びに特化しているため視聴用の大画面は装備されていません。YouTubeや自分で撮影した動画、Netflix、Disney+などを日頃ゆっくりソファに座って見たいユーザーからするとあまり適してはいません。そして市販のテレビは通常DisplayPortを持たないためUSB Type-CをHDMIに変換するアダプターはユーザーが最も必要としている機器の一つでもあり、携帯電話などの小型スクリーンを大型のテレビに映して鑑賞するのに非常に便利です。 HDMIは我々の家庭用テレビやパソコンディスプレイに最も普及しているインタフェースのひとつであり、テレビでは約2-4組のHDMIコネクタを搭載していることが多く、パソコンでは約1-2組のHDMIコネクタを搭載しています。USB [...]