USB4.0技术简介USB全称UniversalSerialBus(通用串行总线),早在1994年被众多电脑厂商采纳用以解决当时接口不统一的问题。在随后二十多年时间里,USB技术不断发展,标准经历了USB1.0/1.1、USB2.0、USB3.0、USB3.1到USB3.2,直到现在的USB4.0。USB4.0直接采用的是Intel和Apple从2015年在笔记本电脑上推出的、基于Type-C接口的“雷电”Thunderbolt3协议标准,数据传输速率支持10Gbps/lane和20Gbps/lane两种速率,选择性地支持TBT3-compatible10.3125Gbps/lane和20.625Gbps/lane两种速率;同时,通过交替模式(ALTmode)支持DisplayPort,PCIE等信号标准。为了避免混淆,Intel将未来准备在笔记本电脑上部署的Thunderbolt接口,统一命名为Thunderbolt4.0。usb物理层测试,信号一致性测试?DDR测试USB物理层测试检查
USB电缆/连接器测试和USB2.0相比,USB3.0及以上产品的信号带宽高出很多,电缆、连接器和信号传输路径验证变得更加重要。图3.39是规范中对支持10Gbps信号的Type-C电缆的插入损耗(InsertionLoss)和回波损耗(ReturnLoss)的要求。很多高速传输电缆的插损和反射是用频域的S参数的形式描述的,频域传输参数的测试标准是矢量网络分析仪(VNA)。另外,对于电缆来说还有一些时域参数,如差分阻抗和不对称偏差(Skew)等也必须符合规范要求,这两个参数通常是用TDR/TDT来测量。目前很多VNA已经可以通过增加时域TDR选件(对频域测试参数进行反FFT变换实现)的方式实现TDR/TDT功能。另外,USBType-C电缆上要测试的线对数量很多,通过模块化的设计,VNA可以在一个机箱里支持多达32个端口,因此所有差分电缆/连接器的测试项目都可以通过一台多端口的VNA来完成。图3.40是用多端口的VNA配合测试夹具进行Type-C的USB电缆测试的例子。DDR测试USB物理层测试检查USB物理层测试是否需要考虑端到端的电缆连接质量?
简便性:USB2.0接口采用热插拔技术,使得用户能够在计算机运行时插入或拔出USB设备,无需重启计算机。这极大地简化了使用USB2.0设备的流程,提供了方便快捷的连接方式。USB2.0作为通用串行总线接口标准具有高速数据传输、电源供应能力和兼容性等优势。它能够满足大容量数据传输的需求,为用户提供快速的连接和稳定的数据传输。无论是移动设备还是桌面设备,USB2.0都是一种可靠且广泛应用的接口选择。USB2.0接口采用了热插拔技术,这意味着您可以在计算机运行时随时插入或拔出USB设备,而无需重启计算机。这一特性极大地简化了使用USB设备的过程,使连接更加方便和快捷。这也是为什么USB接口在现代计算机和其他电子设备中如此常见和受欢迎的原因之一。
为了模拟传输通道对信号的影响,USB协会提供了相应的测试夹具。每套测试夹具由很多块组成,可以模拟相应的PCB走线并在中间插入测试电缆。这些测试夹具通过组合可以进行发送信号质量的测试,也可以进行接收容限的测试,或者进行接收容限测试前的校准。图3.4是USB协会提供的针对10Gbps的A型接口主机及Micro-B型接口外设的测试夹具。除了使用真实的测试夹具和电缆来模拟传输通道对信号的影响外,实际测试中还可以用示波器的S参数嵌入功能来模拟加入传输通道影响,这样可以简化测试连接,也避免了夹具反复插拔造成的特性变化。图3.5是使用夹具直接引出信号,并通过示波器中的S参数嵌入功能进行通道嵌入的典型的USB3.0的信号质量测试环境。USB4.0回波损耗测试定义?
USB2.0设备的电源要求和充电功能是指设备在使用USB2.0接口进行供电和充电时的相关需求和功能。以下是对USB2.0设备的电源要求和充电功能的解释:电源要求:USB2.0设备可以通过USB接口从计算机或其他供电设备获得电源。根据USB2.0标准,USB接口提供5V的直流电源。USB2.0设备需要满足一定的电流需求以正常工作。根据USB2.0规范,低功耗设备比较大允许消耗100mA的电流,而高功率设备比较高可消耗500mA的电流。充电功能:一些USB2.0设备具有充电功能,能够为连接的设备提供电力以进行充电。这些设备通常是移动设备,如智能手机、平板电脑、蓝牙耳机等。USB2.0充电设备遵循特定的充电协议和规范,如USB电源交付(USBPowerDelivery)或USB充电分配协议(USBBatteryChargingSpecification),以实现快速充电和兼容性。USB2.0充电设备会根据连接的设备的充电需求,动态调整输出电压和电流。这可确保设备在规范内安全、高效地充电。USB4.0 电气测试方案,包括发送端测试、接收端测试、回波损耗测试Sideband信号测试。DDR测试USB物理层测试检查
USB3.2、PCIE G5/4等一致性测试?DDR测试USB物理层测试检查
USB4.0的规范是2021年5月份发布的”USB4SpecificationVersion1.0withErrataandECNthroughOct.15,2020”;测试规范是2021年7月份发布的”USB4ElectricalComplianceTestSpecificationV1.02”。因为USB4.0需要支持有源电缆和无源电缆两种应用场景,针对的测试点分别是TP2和TP3,即通俗讲的近端测试和远端测试。在进行远端测试时,需要考虑无源电缆的影响。因为一根实体的无源电缆很难完整的表征所有恶劣的场景,包括插入损耗、回波损耗、串扰等,为了保证测试的一致性和可重复性,发动端测试都是用软件的算法,利用示波器嵌入S参数/传递函数的方式,实现参考链路的模拟。同时,为了保证测试精度,USB4.0要求示波器在进行信号捕获前,需要通过去嵌(De-embedded)的方式去除测试电缆的影响。DDR测试USB物理层测试检查
Type-C的接口是双面的,也就是同一时刻只有TX1+/TX1一或者TX2+/TX2-引脚上会有USB3.1信号输出,至于哪一面有信号输出,取决于插入的方向。如图3.18所示,默认情况下DFP设备在CC引脚上有上拉电阻Rp,UFP设备在CC引脚上有下拉电阻Ra,根据插入的电缆方向不同,只有CCl或者CC2会有连接,通过检测CCl或者CC2上的电压变化,DFP和UFP设备就能感知到对端的插入从而启动协商过程。信号质量的测试过程中,由于被测件连接的是测试夹具,并没有真实地对端设备插入,这就需要人为在测试夹具上模拟电阻的上下拉来欺骗被测件输出信号USB4.0回波损耗测试定义?DDR测试USB物理层测...