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。
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 USB3.0电缆眼图仿真和均衡仿真;福建DDR测试USB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。 辽宁USB测试代理品牌克劳德示波器USB2.0测试方案;

第二项测试是发射机均衡测试,这项测试也与USB4预置值有关。这项测试的目标,是确保发射机均衡落在规范的极限范围内。新USB4方法要求每个预置值3个波形,而PCIe Gen 3/4则要求一个波形。现在一共需要48个波形,因此耗时很长!
USB4中接收机测试和校准变化现在我们讨论一下USB4中接收机测试和校准有哪些变化。首先,USB4必需对全部5个SJ频率执行接收机校准。这较USB3.2接收机校准变化很大,在USB3.2中我们只在100MHzSJ频率执行校准,然后使用相同的压力眼图校准进行接收机测试。USB4还有两种测试情况,我们需要进行自动调谐或精调,来满足压力眼图或总抖动目标。情况1是低插损(短通道),情况2是比较大插损(长通道),这也要耗费很长时间。下一步是USB4接收机测试,或者我们怎样运行传统抖动容差测试。抖动容差测试的目标之一,是扫描SJ或幅度,找到边界,或者找到哪里开始出现误码。为了执行这项测试,我们需要先使用边带通道初始化链路,然后开始BER测试。然后我们要一直监测误码,因为USB4现在采用机载误码计数器,而不是BERT上的传统误码检测器。这个过程涉及到多个步骤。
另外,由于5Gbps或10Gbps的信号经过长电缆和PCB传输以后有可能眼图就无法张开了,所以在芯片接收端内部会提供CTLE(连续时间线性均衡)功能以补偿高频损耗,因此测试时示波器的测试软件也要能支持CTLE才能模拟出接收端对信号均衡以后的真实的结果。图3.6是在USB3.2的规范中,分别对于Genl的5Gbps信号和Gen2的10Gbps信号CTLE的均衡器的定义。
以下是USB3.x的信号测试方法相对于USB2.0的区别:
(1)示波器的测试点在一致性电缆(compliancecable)和一致性电路板(complianceboard)之后。而以前的测试是在发送端的连接器处(如USB2.0)。
(2)后处理需要使用CTLE均衡器,在均衡器后观察和分析眼图及其参数。
(3)需要连续测量1M个UI(比特间隔)。
(4)需要计算基于1.0×10-12误码率的DJ、RJ和TJ。 USB3.0一致性测试环境;示波器、测试软件、夹具;

3.USB4.0回波损耗测试高速串行信号传输速率越高,信号的射频微波化趋势就越明显,20Gb/s的数字信号的Nyquist频率已经高达10GHz。这种情况下,测试信号的时域指标已经越来越难以保证信号的质量;因此从Thunderbolt3.0开始,发送端在正常传输数据时的回波损耗测试也变成了一个必须的测试项目,USB4.0当然也不例外。USB4.0定义了发送端和接收端差分回波损耗及共模回波损耗四个测试项目。
USB4.0 回波损耗测试的实际连接和结果示意图。它需要 一台至少 20GHz 带宽、带 TDR 选件的网络分析仪, 同时被测体通 过 USB4ETT 软件和 USB4.0 Microcontroller 产生 PRBS31 的测试码型。 是德科技提供详细的操作步骤和网络分析仪设定文件 (State File) 供大家参考。 USB3.0一致性测试内容;辽宁USB测试代理品牌
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USB3.x的接收容限测试USB3.x规范除了对发送端的信号质量有要求外,对于接收端也有一定的抖动容限要求。接收抖动容限的测试方法在被测件环回(loopback)模式下进行误码率测量,即用高性能误码仪(BERT)的码型发生部分产生精确可控的带抖动的信号,通过测试夹具送给被测件的接收端,被测件再把接收到的数据环回后通过其Tx送回误码仪,由误码仪测量环回来 的数据的误码率。USB3.x测试规范对于接收容限的测试原理。
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USB3.0、USB3.1、USB3.2、USB4.0每一代的数据速率都有非 常大的提升。需要注意的是,在USB3.1规范推出后,之前USB3.0中定义的5Gbps速被称为Genl速率,新定义的10Gbps被称为Gen2速率。而在2019年发布的USB4.0规范中,新增的20Gbps速率被称为Gen3速率。 USB3.0和之后的标准都采用了双总线架构(图3.1),即在USB2.0的基础上增加了超高速总线部分。超高速总线的信号速率达到5Gbps、10Gbps甚至20Gbps,采用全双工方式工作。以PC上普遍使用的Type-A连接器为例,为了支持更高速率的信号传输,就在原有USB2.0的...