天津智能化多端口矩阵测试USB测试

新USB4标准新USB4标准引入了16种新的预置值，也就是说，发射机均衡现在有16种不同的组合。较USB 3.2发射机，这是一个很大的变化，前者支持1个前冲电平和3个加重电平。USB4采用双重角色数据操作，使主机到主机通信成为可能。USB4接收机测试和链路/通路初始化中的巨大差异之一，是它采用边带通道进行通信。USB4接收机测试不同于传统 USB 3. 2接收机测试。现在，USB4接收机测试采用机载误码计数器，来计算BER，因此我们现在需要USB4微控制器，来同时执行发射机测试和接收机测试。示波器里的USB协议触发条件；天津智能化多端口矩阵测试USB测试

自1995年USB1 .0 的规范发布以来， USB(Universal Serial Bus)接口标准经过了20多  年的持续发展和更新，已经成为PC和外设连接使用的接口。USB历经了多年的发 展，从代的USB1 .0低速(Low Speed) 、USB1 . 1全速(Full Speed)标准，逐渐演进到第 2代的USB2 .0高速(High Speed)标准和第3代的USB3 .0超高速(Super Speed)标准。这   些标准目前都已经得到的应用。

后来，为了应对eSATA 、ThunderBolt等标准对USB标准的威胁， USB协会又分别在  2013年和2017年发布了USB3. 1及USB3.2的标准。在USB3. 1标准中新定义了10Gbps 速率以及对Type-C接口的支持；在USB3.2标准中，又基于Type-C接口提供了对X2模 式的支持，可以通过收发方向各捆绑2条10Gbps的链路实现20Gbps的数据传输。而新 的USB4.0标准已经于2019年发布，可以通过捆绑2条20Gbps的链路实现40Gbps的接 口速率。表3. 1是USB各代总线的技术对比。

克劳德高速数字信号测试实验室

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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

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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协辉提供的信号质量分析软件；

USB3.x的测试码型和LFPS信号在测试过程中，根据不同的测试项目，被测件需要能够发出不同的测试码型，如表3.2所示。比如CPO和CP9是随机的码流，在眼图和总体抖动(TJ)的测试项目中就需要被测件发出这样的码型；而CP1和CP10是类似时钟一样跳变的数据码流，可以用于扩频时钟SSC以及随机抖动(RJ)的测试。还有一些码型可以用于预加重等项目的测试，供用户调试使用。

根据USB3 . 1 的LTSSM(Link Training and Status State Machine)状态机的定义( 图3. 8),  在通过上下拉电阻检测到对端的50Ω负载端接后，被测件就进入Polling(协商)阶段。在这 个阶段，被测件会先发出Polling.LFPS的码型和对端协商(LFPS的测试，后面我们还会提 到),如果对端有正常回应，就可以继续协商直至进入Uo的正常工作状态；但如果对端没 有回应(比如连接示波器做测试时),则被测件内部的状态机就会超时并进入一致性测试模 式(Compliance Mode ),在这种模式下被测件可以发出不同的测试码型以进行信号质量的 一致性测试 示波器在USB2.0一致性分析测试方案；天津智能化多端口矩阵测试USB测试

USB3.0一致性测试数据；天津智能化多端口矩阵测试USB测试

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。 天津智能化多端口矩阵测试USB测试