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。USB物理层测试是否需要针对不同的USB版本进行测试?浙江USB物理层测试USB测试
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USB4.0Microcontroller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(StateFile)供大家参考。重庆数字信号USB物理层测试如何测试USB接口的抗干扰性能?
4.USB4.0Sideband信号测试因为USB4.0需要通过Type-C连接器的SBU1、SBU2等sideband信号完整复杂的初始化和协议控制,所以测试规范对它们的电气特性测试做了详细的要求。这部分测试比较简单,使用通用示波器和万用表就可以很方便的完成,感兴趣的同学可以直接参考测试规范。小结:是德科技提供了完整的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。并且,这些方案已经在实际中得到验证,表现优异。
c)EqualizationCalibration针对无源电缆的应用场景,USB的发送端测试点在TP3。示波器在进行信号质量分析前,需要模拟真实device,引入一个参考均衡算法,减轻有损电缆对信号质量的恶化。USB4.0定义了这种参考均衡算法可以有多种不同的连续时间线性均衡(CTLE:Continuous-Time-Linear-Equalizer)和判决反馈均衡(DFE:Decision-Feedback-Equalizer)组成。在做TP3测试前,需要sweep这些组合,找到能提供眼图面积(如果面积相等,参考眼高)的算法,以此为基础,得到TP3相关的测试结果。d)USB4.0抖动分离为了更好表征高达20Gbps的USB4.0信号质量,不同于USB3.2测试Tj,Rj和Dj三个抖动指标,USB4.0定义了严格的TJ,UDJ,DDJ,LPUDJ,DCD等抖动指标,并且对每个指标如何做抖动分离、如何测量做了详细的规定。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。
对于捕获到的数据波形的分析,可以使用USB协会提供的Sigtest软件或者示波器厂商的自动测试软件。Sigtest是USB协会提供的进行USB3.0等总线分析的官方分析软件,但是需要用户手动捕获码型、切换码型、进行示波器触发设置等,操作比较烦琐,且设置不对可能影响捕获的波形或分析的结果。由于USB3.x的测试涉及被测件类型、速率、均衡器、测试脚本调用、传输通道设置等非常多的因素,而且不同的测试项目需要在不同的测试码型下进行,设置不当可能测试结果完全不对,所以一般建议使用用的自动测试软件配合示波器进行测试。图3.7是在示波器中安装的USB3.x自动测试软件的设置界面。通常用户只需根据设置向导选择相应的测试项目,然后按照向导连接DUT并把DUT设置成正确的模式即可自动运行测试,软件会自动捕获波形并测试生成html格式的测试报告。测试软件中还会自动调用设置好的通道模型和均衡器,以及内置的USB协会发布的SigTest脚本,从而简化了手动操作,并可以保证测试算法完全符合USB协会对信号分析的要求。如何测试USB接口的传输速率?重庆数字信号USB物理层测试
USB物理层测试是否涵盖对传输线路的损耗测试?浙江USB物理层测试USB测试
根据应用场景的不同,这个“Long Channel”的定义也不同。比如对于 A型接口5Gbps速率的主机的测试,它模拟的是3m长电缆+5英寸PCB走线的影响;对 于B型接口外设的测试,它模拟的是3m长电缆+11英寸PCB走线的影响。因此,USB3.x 的信号质量测试中,5Gbps速率下不同设备类型或者接口类型下嵌入的参考通道模型可能 不一样,测试结果也就可能不一样。但对于10Gbps信号来说,由于USB协会定义的主机 和外设端允许的通道损耗是对称的(都是8.5dB),所以对于主机和外设的测试来说,其嵌入 的通道模型就是一样的。浙江USB物理层测试USB测试
此外,在USB4中,我们要参考路由器主机或路由器设备组件通道预算。利好是我们在执行USB4一致性测试时(其在TP2和TP3测试点上执行),TP2和TP3测试点的连接或设置仍是一样的。新的测试要求和挑战USB4中出现了许多新的测试要求,同时带来了需要解决的对应的测试挑战。第一步是发射机预置校准(Transmitter Present Calibration),这是发射机测试的前提步骤。在这一测试中,我们捕获全部16个预置波形,然后测量数据确定性抖动 (DDJ)。在USB4中,在通路初始化过程中,接收机会请求改变预置值,对被测参数可能并不会使用比较好的预置值。因此,比较好先验证和测量所有其他预置值...