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第1章 電線電纜概論 一 電線 纜 簡示圖 絕緣體PVC PP PE 等 導體絞線 單銅 裸銅 鍍錫銅 等 2 芯線押出 電子線 屏蔽 小外被押出 小外被押出 絞合 外被押出 屏蔽 外被押出 外被押出 有屏蔽之多芯線或復合線 成品 隔離線同軸線 多芯無絞合電纜線如電話線20251 無屏蔽多芯電纜線 屏蔽 8 說明4 6 10 屏蔽分 a 鋁箔麥拉 b 纏繞 c 編織等 3 A B 4 6 7 5 9 10 11 12 C D E 二 電線制造工序流程圖 單支導體絞合芯線押出絞合屏蔽外被押出膠料膠料 三 伸線 導體 制作流程圖 名詞解釋 1 SCR SouthWireContinuumCastingRed 美國南方電線 專利 連續鑄造方法之銅條2 無氧銅 Oxygen Freeelectrolyticcopper 不易受氫化 含量 氧 50PPM 以下簡稱O F C3 鍍錫銅 銅線表面鍍錫以增加接著性及保護銅導體于PVC或Rub不受侵蝕 4 軟銅線 硬銅線加熱除去冷加工所產生之殘余應力而成 富柔軟性及彎曲線且有較高導電率 5 銅包鋼線 較硬線具有更高之抗張強度 在高山地帶及跨越河流等須較長距離時作為架空線用依其銅厚度 一般分為導電率30 及40 兩種 6 導電率 200C時長度1米截面積1mm2之標准軟銅線之電阻為1 58歐姆 0 01724 為基准稱為100 導電率 電阻愈大 則導電率愈低 7 導體電阻 與長度成正比 與截面積成反比 隨溫度升高而電阻增大 R L A 為導體之電阻系數8 各種導體特性導電系數以銅為標准 100 導體結構分類 分為 一 Solid單 實 心線 二 Stranded絞線絞距 每旋轉一次之距離 標准可查ULStandard758page26 9 銅絞線結構名詞 1 左絞 又稱Z絞 如右圖 2 右絞 又名S絞 如右圖 3 T T C 先絞后鍍線4 束絞 一次性絞線5 復絞 又名層心絞6 A W G Americanwireguage 美國線規 Z絞向 S絞向 A 截面積 nd2 用英制計算 圓密爾 cmilA 截面積 0 7854 用公制計算 mm21mm 39 37mil密爾1inch 1000milCmil Circularmil可查表ULStandard758Sectionpage26A 四 絕緣材料 1 芯線料類 Rubber 橡膠 NaturalRubber NR 天然橡膠Styrene ButadieneRubber SBR 苯化橡膠ButylRubber IIR BR 丁基合成橡膠EthyleneVinylAcetate EVA 醋酸纖維SiliconeRubber QR 硅橡膠ChloropreneRubber GR PGP ChlorosulfonatedPolyethyleneRubber CSP 氯丁橡膠熱可塑性塑膠Thermoplastics1 PolyVinylchloride PVC 聚氯乙烯2 Semi RigidPVC SR PVC 半硬質PVC3 PolyethylenePE聚乙烯分HighDensityPE 0 941 0 959g cm3高密度PELowDensityPE 0 910 0 925g cm3低密度PE 4 Crosslinkpolyethylene XLPE 架橋PE5 Foam polyethylene發泡PE Cellular發泡 6 Polypropylene PP聚丙烯7 Foampolyproylene 發泡PP8 Polyamide Nylon 尼龍9 Polyester 特多龍氟化物類FluorocarbonPolymers 碳化氟物 鐵氟龍 1 Polytetrafluoroethylene FTFE 聚氟四化乙烯2 FluorinatedEthylenepropylene FEP 六氟化丙烯3 Chlorotrifluoroethylene CTFE 三氟氯乙烯4 PolyVinylideneFluoride PVDF 聚偏二氟乙烯5 Foam FEP發泡六氟化丙烯6 Foam PTFE發泡聚四化乙烯Polyurethanes PU 聚胺基甲酸酯其他 非電線絕緣材料Polystyrene PS 聚苯乙烯HighImpactPolystyrene高沖擊聚苯乙烯Acrylonitrile Butadiene Styreneterpolymer ABS 苯乙烯 丁二烯 丙烯睛三聚合體 PVC膠料1 PVC構成 PVC粉 主體一般常用S60 S65 S70可塑劑 主要目的在調整軟硬度 提高耐寒絕緣等作用填充劑 目的在增強加熱 光之安全性 及絕緣性改質劑 依特性要求而添加安定劑 抑制PVC內之少量游離Cl 分解防火劑 增強耐燃性染顏料 顏色調配2 PVC硬度 一般常以ShoreA表示之3 PVC移行性 移行說明及移性測試4 PVC之耐燃測試塑膠 Plastic ULStandard94例如 94 HB 94V 0電線ULStandard758例如 水平 垂直分VW 1 等塑膠之燃燒試驗 錳別法 僅供參考 五 絞合 屏蔽 A絞合定義 1 絞合定義 多條導體 或芯線 按一定規則絞合一起制成截面積較大的導體 或多股芯線集合一起 意義 增加導體的柔軟性 保証結構穩定性絞向 左絞 Z絞 右絞 S絞 形式 a 同心絞 b 復絞c 束絞2 遮蔽1 鋁箔隔離 重疊率25 以上 地線與鋁箔面完全接觸 2 纏繞 密度K nd Psin 100 n 纏繞條數d 銅絲線徑P 纏繞節距 纏繞鈄角度 相對線材中心軸而言 其中 sin D D2 P2D 為層內徑3 編織 通常有16錠編織機和24錠編織機 a 編織遮蔽率 2F F2 100 F NCd 25 4 sin sin 2 D 2d P 25 4 C 其中 C 代表錠數 16或24P 表示節距N 代表編織條數 表示編織目數d 代表編織銅線線徑D 表示編織線徑 六 電線 纜 分類 1 單芯線 電子線類 Singleconductivewire或稱Hook upwire 如UL1007 UL1061 UL1015即由導體與絕緣體兩部份合成 2 Multi conductorcable多芯電纜線由2條或2條以上的芯線組成的復合線 如 UL2464等 3 Shieldedwire隔離線 如UL1185 UL15334 Coaxialcable同軸線 如UL1354 或RGTYPE內部導體與外部導體構成一個回路線 一般常用有50 及75兩種 5 電纜線的形狀a ROUND 圓形 一般常見 有smooth stripe gear b FLAT 扁平c OVAL 橢圓d RIBBON 并線或排線e OTHER 如2并 3并 等 一 依結構分 二 依用途分 1 電 動 力電纜 電力供輸用 不作介紹 2 控制電纜 一般工廠 變電所用 不作介紹 3 電源線 連接設備與電源之線 簡述 如 SPT 1 SPT 2 SPT 3 SVT SJTSPT 1 2平行線 18AWG 300V 地線OpctionSPT 2 與SPT 1相同 但絕緣較厚16 18AWGSPT 3 使用300V 絕緣厚度更厚10 18AWG 常見冷氣機電源線SVT 絕緣 外被皆為塑膠可加一條地線依溫度等級分600C 750C 900C 1050C 17 18AWGSJT 10 18AWG 導體2 4芯 電壓300VSJT0 0代表外被用耐油PVCVDE 電源線4 通信設備線 電腦周邊用線為我公司主要產品 Computercable 電腦線 UL2464 IEEE 488 等Monitorcable 顯示器線 UL2919 2990 20276 等Printercable 印表機線 UL20276 IE1284 UL2464 等Scannercable 掃描儀用線 UL20276 121 2Pairs Telephonecable 電話線 UL20251Keyboardcable 鍵盤線 UL2960Mousecable 鼠標線 UL2835USBcable UL20276 UL2725Firecable UL20379 IEEE1394 DVI HDMIcable 數字視頻線 如UL20276Lancable 局域網絡線 Category5 等CATVcable 有線電視線 公用電視同軸線 如RGTYPESerialATACable 高速數據線 UL21149 備注 1 電纜線的UL的線種依其結構等可選擇多種UL之Style 本章見UL或CSA解說 2 用途 每種線有其結構及特性要求 七 UL CSA知識說明 1 防火等級說明 VW 1完成品燃燒試驗VW 1S僅作芯線燃燒試驗VW 1SC完成品及芯線各作燃燒試驗 2 印字規定 舉例說明 注 1 ApplianceWiringMaterial AWM 2 I III internaluse 內部連接線 II externaluse 外部連接線 A electronics電子類產品B Appliances電機類產品 3 ClassI Insulation厚度并無規定 且外被無硬度要求 optional ClassII Insulation厚度并無規定 但必須有外被 且外被厚度至少為0 38mm 并依完成外徑大小依標准規定遞增 4 印字要求 CSA要求 1 電線完成品外徑大于1 3mm 則必須有標准內容之印字 2 印字必須函蓋整卷或整軸電線 且其間隔不得大于1米 3 印字方式包括 油墨 凹印 等均可4 印字內容包括下列內容 申請者名稱 申請者檔案號碼或注冊商標名 CSA或CSA標志 AWM Class即I或I II Class字不能出現 Group即A或B或A B 溫度等級 電壓等級 耐燃等級 5 Tag 產品包裝印字要求 標准要求 每一卷或每一軸電線必須清楚標示下列資料 申請者名稱或其他可認可之標示 如CSA檔案號碼等 產品制造日期 至少至年 月 電線大小規格 AWGSIZE或Kcmil 若為多芯電纜 則必須標示芯線數 若不是使用一般銅作為導體材質 則必須標示其導體材質 絕緣層 外被之厚度 溫度 電壓 燃燒等級 警告標語 或用途 Limiteduseforinternalwiringofelectronicequipmentandappliance 第2章 常見線材介紹 一 USB線介紹 USB全名為UniversalSerialBus 其意思為通用序列匯流排 為了使終端使用者能簡化電腦周邊配備連接與規划的過程 所以有USB線材的產生 以下將從不同的角度來介紹USB線材 1 USB的主要特性 經濟性 USB提供低價位的連接周邊裝置方案 一次最多可以連結127個裝置 熱插拔及Plug Play的功能 線纜自帶供電功能 免除系統資源需求 USB裝置不需要記憶體或輸出入位址空間 DMA 以及IRQ線 錯誤偵測與復原功能 節省能源 支援四種傳輸 巨量 即時 中斷及控制傳輸 2 USB線纜結構 USB之纜線 包含一對信號線 白 D 綠 D 有一對電源線 紅 VBUS 黑 Gnd 共四條導體線 其橫切面如下圖所示 其中以鋁箔和編織為其遮蔽 電源線 紅為VBUS 黑為Gnd 外層絕緣體 編織 鋁箔 信號線 白為D 綠為D 建議使用PP或PE材值之絕緣芯線 3 USB線的分類 其構造依結構用途的不同分類詳述如下 對FullSpeedCable而言 必須有 1 一對對絞之28AWG訊號線 D 及D 2 一對不用對絞的20 28AWG電源線 3 65 以上之金屬遮蔽 對LowSpeedCable而言 必須有 1 一對不用對絞之28AWG訊號線 D 及D 2 一對不用對絞的20 28AWG電源線 對HighSpeedCable而言 必須有 一對對絞之28AWG訊號線 D 及D 2 一對不用對絞的20 28AWG電源線 3 85 以上之金屬遮蔽 其中依USB版次劃分 目前有1 1版和2 0版之分 LowSpeedCable與FullspeedCable歸屬於1 1版 HighSpeedCable歸屬於2 0版 FullSpeedCable除了必須符合FullSpeed規格外 也必須符合LowSpeed規格 但是PropagationDelay傳播延遲除外 LowSpeedCable只需要符合LowSpeed規格 FullSpeedCable可用于FullSpeedDevice及LowSpeedDevice 但LowSpeedCable僅可用于LowSpeedDevice 而HighSpeedCable則既符合FullSpeedCable 又符合LowSpeedCable規格 4 USB線材電氣特性 1 USB1 1版要求電氣特性 二 IEEE1394 1995介紹 1 IEEE1394 Firewire及ilink三者有何不同 三者皆是指相同的技朮 原名為firewire是IEEE1394的前身 主要是Apple電腦于1986年針對高速傳輸所發展的一項傳輸介面 并于1995年獲得美國電機電子工程師協會認可成為正式新標准 而iLink則是由日本SONY公司對于該項技朮之稱呼 目前在PC產業市場常稱之為IEEE1394 而家電業界則多稱為iLink 在MAC族群則以最早的Firewire稱之 目前傳輸速度皆為400Mbps 未來最快可達到3 2Gbps 2 IEEE1394由來IEEE1394字條解譯IEEE InstituteofElectricalandElectronicsEngineers Inc 的縮寫 全名為電機電子工程學協會 該協會是目前世界最大的技朮專業人員社團 且已超過320 000名會員 其主要的任務在于制訂電機電子業相關標准 1394 此數字系指該技朮于電機電子工程協會之編號 3 IEEE1394基本介紹早期蘋果電腦原先開發出1394的介面是希望用于儲存設備之應用 其介面稱之為Firewire 1995年電機電子工程協會正式將其介面制訂為業界標准 同時發展消費性電子與資訊領域之結合共通介面 因此IEEE1394的應用領域函蓋資訊家電與電腦周邊 由于傳輸速度快慢一向是影響電腦周邊與電腦相連時的訊號傳輸效率的主要的因素 傳輸介面的速度愈快 就愈能夠提供給資料傳輸量大的周邊產品足夠頻寬 例如掃描器 數位攝錄放影機 數位相機等等 愈是資料傳輸量大的裝置 愈是須高速傳輸介面才能確保執行效率 IEEE1394具有自動設定拓扑的連接功能 主要采用樹狀的結構 每一個網路 都可以直接連接63台設備 在一個系統中最多可同時連結1 023個匯流排 而且每個節點可以自動取得ID 在構成的網路上 只要有任何一個新的裝置加入 該裝置即會自動取得一辨認碼 如此將可節省定址的工作 IEEE1394的點對點 PeertoPeer 的傳輸模式傳送資料 使周邊與周邊之間 不需要透過個人電腦主機 即可進行串接及資料傳輸 4 IEEE1394的特性1 點對點 PeertoPeer 的傳輸模式 不需透過電腦 即可串接及傳輸 2 高速資料傳輸速率每秒可達400MB 3 支援熱插拔 Hotplug 及隨插即用 PlugandPlay 4 介面具有高速性及即時性 可以支援同步與非同步資料傳輸 5 可同時連接消費性電子及電腦周邊 最多支援63個節點的串連 5 IEEE1394 1995Cable電氣特性要求 a Impedance atTDR110 6OHM b Attenuation dB maxat100Mhz2 3at200Mhz3 2at400Mhz5 8 c Propagationdelaymax 5 05ns M d Delayskewmax 400Ps e Crosstalkfrom1Mhzto75Mhzat26dB 三 DVI線介紹 1 DVI的由來 DVI顧名思義 DigitalVisualInterface 為數字視頻界面的縮寫 也就是連接電腦主機端 Host 及數位及類比顯示器 Display 的界面 因此DVI相關的組裝線 將是非常有彈性的 任何使用傳統模擬的Display界面 如VGA 視頻圖象陣列 或是數字顯示器的界面都可以共容 以 DVI線的用途頁之 圖 1為例 右邊是連接到傳統的模擬CRT 陰極射線管 螢幕 此界面稱為DVI A DVI Analog 同時左邊是連接到數字的LCD 液晶顯示器 面板 因此 這界面是DVI D DVI Digital 從圖 1可看出 這是兩對TMDS 終端管理系統 Link數字介面 2 DVI組裝線的分類Molex公司把所有的相關之界面整合起來 可以很清楚的看到所有目前DVI線裝線的組合 相關的組裝長度分為三種組合 分別為2米 3米 5米 從主機端來看DVI界面 可分為三種應用 DVI A DVI Analog 模擬專用 可搭配VGA及P D Plug Display即插即用及顯示器 DVI D DVI Digital 數字專用 可搭配P D及DEP 數字平面顯示器 DigitalFlatPanel 接頭數字界面 DVI I DVI IntegratedorDVI Analog Digital 整合型 可以數字模擬共用 3 DVI的規范目前為止 其于DDWG對于DVIRevision1 0版規范中對于數位TMDS TransitionMinimizedDifferentialSignaling就是最小變異差分信號的縮寫 差分傳輸的DVI組裝沒有強制而公開規范 4 DVICable的結構分類 DVICable DVI I模擬與數字信號共存傳輸 DVI A模擬信號傳輸 DVI D DualLink 數字信號傳輸 SingleLink DVI I結構 如圖1DVI A結構 如圖2DVI D DualLink 結構 如圖3DVI D SingleLink 結構 如圖4 5 電氣特性模擬信號的要求如下表 數字信號 6 DVI的用途 四 SATA介紹 1 SerialATA的發展由來SATA是SerialAdvanceTechnologyAttachment的縮寫 意為優秀的串聯傳輸技術產品 SerialATA主要由APT Dell IBM Intel Maxtor Quantum及Seagate七家公司發起 2000年春季 正式在Intel的IDF對外宣佈成立SerialATA協會 到了2001 08 29 在Intel的IDF裡發表SerialATA1 0的規範 規範明定以1 5Gb s為最初的傳輸速度 許多參與者也預計於2002年中期開始生產SerialATA介面相關的產品 目前已開始廣泛應用於電腦硬碟數據傳輸 全球各大硬盤廠商已積極投入此種介面的硬盤生產 2 SerialATA優勢 與硬盤早期使用的ParallelATA介面相比 SerialATA的優勢如下 1 低電壓訊號位準 SerialATA的位準電壓為Differential500mV 相較於ParallelATA的5Volt 更符合PC工業的要求 且耗能上也極具優勢 2 腳位數的優勢 SerialATA的接頭包含一組7Pin的訊號接腳及另一組15Pin的電源接腳 兩組接腳可以分開而成為各自獨立的接頭 因此 除了整體變小外 變換空間也較大 3 訊號線結構 SerialATA的訊號線使用長度限制為1m 因為只有兩對訊號線 所以在空間上 遠優於ParallelATA的扁平寬排線 使機殼朝更小化設計更加容易 4 速度上的優勢 ParallelATA的傳輸速度很難再往上提昇 但對SerialATA而言 目前的150MB s只是初期版本的設計 將來將朝300MB s及600MB s邁進 5 結論 SerialATA的未來 無庸置疑地 將隨著所搭配的chipset的價格降低而漸漸為市場所接受 且可以預見的將來 將取代UltraATA乃至於UltraSCSI的角色 3 SerialATACable高频量测规范1 差模阻抗 differentialImpedance 100 10ohm TDRDifferential70psrisetime 2 共模阻抗 CommonImpedance 25 40ohm TDRCommon70psrisetime 3 连接器阻抗 ConnectorImpedance 100 15ohm TDRDifferential70psrisetime 4 4 线对间匹配阻抗 Cablepairmatchingimpedance max 5ohm TDRsingle ended70psrisetime 5 衰减 Attenuation min 6dB NA 10 4500MHz6 近端串音 Near endCrosstalk 26dB max NA 10 4500MH7 差分对内延迟差 IntraPairskew max 10ps TDR TDTDifferentialmode 五 HDMI線纜介紹 1 什麼是HDMI HDMI是HighDefinitionMultimediaInterface的縮寫 意為高清晰多媒體介面 是一種原創的 未經壓縮的 完全數字型的音 視頻傳輸介面 HDMI直接用於音 視頻信號設備連接傳輸 比如機頂盒 DVD播放器 A V接收機及A V顯示器設備 像數字電視機 HDMI支持普通的 加強型的 及高清晰視頻信號傳輸 和多聲道數字音響或多路數字視頻信號傳輸 2 國際知名公司主推HDMI介面 Hitachi MatsushitaElectricIndustrial Panasonic Philips Sony Thomson RCA Toshiba Intel 3 HDMI介面的優點1 Superior uncompresseddigitalvideoandaudioquality高品質的 不須壓縮的數字視頻畫面和音質2 Simple user friendlyconnectorthatreplacesthemazeofcablingbehindtheentertainmentcenter簡單易用的迷你型接口介面3 Integratedremotecontrol集遙控功能4 Apopularinterfaceenablingt