USB3.x发送端信号质量测试在进行USB3.x发送端信号质量测试时,会要求测试对象发出特定的测试码型,用实时示波器对该码型进行眼图分析,并测量信号的幅度、抖动、平均数据率及上升/下降时间等。虽然看起来好像比较简单,但实际上USB3.x针对超高速部分的信号测试与传统USB2.0的测试方法有较大的不同,包括很多算法的处理和注意事项。首先,由于USB3.x信号速率很高,且信号的幅度更小,因此测试中需要更高带宽的示波器。对于5Gbps信号的测试,推荐使用至少12.5GHz带宽的示波器;对于10Gbps信号的测试,推荐使用至少16GHz带宽的示波器。其次,对于USB3.x发送端测试,其测试的参考点不是像USB2.0那样只是在发送端的连接器上进行测试,还需要测试经过“一致性通道”(ComplianceChannel)或“参考通道”(ReferenceChannel)传输,并经参考均衡器均衡后的信号质量。通常把直接在发送端连接器上进行的测试叫作“ShortChannel”测试,把经过传输通道进行的测试叫作“LongChannel”测试。USB2.0一致性测试环境;示波器、测试软件、夹具;DDR测试USB测试DDR测试
由于数据速率提升,能够支持的电缆长度也会缩短。比如USB2.0电缆长度能够达到5m,USB3.0接口支持的电缆长度在5Gbps速率下可以达到3m,USB3.1在10Gbps速率下如果不采用特殊的有源电缆技术只能达到1m。USB4.0标准中通过提升芯片性能,在10Gbps速率下可以支持2m的电缆传输,而在20Gbps速率下也能支持0.8m的无源电缆。随着新的更高速率接口的产生,原有的USB连接器技术也在不断改进。图3.2是一些类型的USB2.0和USB3.0连接器类型。其中,Type-C是随着USB3.x标准推出的新型高性能连接器,也可以向下兼容提供USB2.0的连接。
对于不同类型连接器的主机、设备、电缆来说,其传输通道损耗的要求也不一样。图3.3 是USB3. 1标准中各种速率和接口类型组合对于链路损耗的要求(损耗值对应的是Nyquist 频点,即信号数据速率的1/2频率处),在具体电路设计和测试中可以参考。 DDR测试USB测试DDR测试USB2.0信号质量测试中的测试模式设置?
USB4.0的发送端信号质量测试
在 发 送 端 测 试 中 , 需 要 用 U S B 4 . 0 的 测 试 夹 具 在 T P 2 点 ( 即 T y p e - C 的 输 出 接 口 ) 把 被 测 信 号 引 出 , 并 接 入 示 波 器 测 试 , 测 试 中 示 波 器 会 通 过 软 件 嵌 入 传 输 通 道 ( 对 G e n 2 速 率 是 嵌 入 2 m 电 缆 , 对 G e n 3 速 率 是 嵌 入 0 . 8 m 电 缆 ) 的 影 响 , 并 用 模 仿 接 收 端 的 均 衡 器 对 信 号 均 衡 后 再 进 行 眼 图 相 关 参 数 的 测 试 。 U S B 4 . 0 的 数 据 速 率 很 高 , 对 于 G e n 2 速 率 的 主 机 和 外 设 测 试 来 说 , 测 试 规 范 建 议 使 用 至 少 1 6 G H z 带 宽 的 示 波 器 ; 对 于 G e n 3 速 率 的 主 机 和 外 设 测 试 来 说 , 测 试 规 范 建 议 使 用 至 少 2 1 G H z 带 宽 的 示 波 器 。 图 3 . 3 2 是 典 型 U S B 4 . 0 的 发 送 端 信 号 质 量 测 试 环 境 , 测 试 中 通 过 测 试 夹 具 连 接 被 测 件 和 示 波 器 , 并 通 过 U S B 4 的 控 制 器 控 制 被测件发出不同的预加重的测试码型 。
(1)速度快:接口的传输速度高达480 Mbit/s,完全能满足高速数据交换的要求; (2)连接简单快捷:所有的 USB设备利用通用的连接器,无需打开主机机箱就可简单方便地连人计算机,实现热拔插; (3)无需外接电源:USB电源向低压设备提供 5V电源; (4)有不同的带宽和连接距离:USB 2.0提供全速与高速 2种传输数率规格,使用户有足够的带宽供新的外设使用; (5)良好的兼容性:系统检测到 1.1版本的接口类型时,会自动按照 12 Mbit/s的速度传输 ,而其他采用2.0版本的外设还是能以2.0所规定的速率传输。USB主机的低速和全速信号质量测试时的连接;
USB测试
这个测试对于激励源即误码仪的码型发生部分的要求很高。首先,其要能产生高质量 的高速数据流,码型发生器固有抖动要非常小才不会影响正常的抖动容限测试;其次,要能 在数据流调制上幅度、频率精确可控的抖动分量。抖动分量中除了要有随机抖动外,还要有 不同频率和幅度的周期抖动,图3.22是对接收容限测试中需要添加的各种抖动分量以及信 号幅度、预加重的要求。测试要在多种频率的周期抖动条件下进行并保证在所有情况下误 码率都小于1.0×10- 12
克劳德高速数字信号测试实验室
地址:深圳市南山区南头街道中祥路8号君翔达大厦A栋2楼H区 USB4.0一致性测试环境;示波器、测试软件、夹具;DDR测试USB测试DDR测试
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USB测试
在USB4.0的接收容限测试中,压力信号的产生和校准是非常复杂的工作,同时测试中 还需要和被测设备进行频繁的数据读取和交互,因此接收容限测试都是在自动测试软件的 控制下进行。
除了接收容限测试以外,为了控制接收端的反射影响,USB4.0的规范还要求对接收端 的回波损耗(Return Loss)进行测试。这个测试主要借助于网络分析仪,对端口的差模和共模回波损耗进行测试。图3.38是USB4.0接收端回波损耗的测试组网。
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