USB電纜/連接器測試和USB2.0相比,USB3.0及以上產品的信號帶寬高出很多,電纜、連接器和信號傳輸路徑驗證變得更加重要。圖3.39是規范中對支持10Gbps信號的Type-C電纜的插入損耗(InsertionLoss)和回波損耗(ReturnLoss)的要求。
很多高速傳輸電纜的插損和反射是用頻域的S參數的形式描述的,頻域傳輸參數的測 試標準是矢量網絡分析儀(VNA)。另外,對于電纜來說還有一些時域參數,如差分阻抗和 不對稱偏差(Skew)等也必須符合規范要求,這兩個參數通常是用TDR/TDT來測量。目前 很多VNA已經可以通過增加時域TDR選件(對頻域測試參數進行反FFT變換實現)的方 式實現TDR/TDT功能。另外,USB Type-C電纜上要測試的線對數量很多,通過模塊化的 設計,VNA可以在一個機箱里支持多達32個端口,因此所有差分電纜/連接器的測試項目 都可以通過一 臺多端口的VNA來完成。圖3.40是用多端口的VNA配合測試夾具進行 Type-C 的USB 電纜測試的例子。 USB3.0的信號質量測試報告;多端口矩陣測試USB測試方案商
USB4.0的發送端信號質量測試
在 發 送 端 測 試 中 , 需 要 用 U S B 4 . 0 的 測 試 夾 具 在 T P 2 點 ( 即 T y p e - C 的 輸 出 接 口 ) 把 被 測 信 號 引 出 , 并 接 入 示 波 器 測 試 , 測 試 中 示 波 器 會 通 過 軟 件 嵌 入 傳 輸 通 道 ( 對 G e n 2 速 率 是 嵌 入 2 m 電 纜 , 對 G e n 3 速 率 是 嵌 入 0 . 8 m 電 纜 ) 的 影 響 , 并 用 模 仿 接 收 端 的 均 衡 器 對 信 號 均 衡 后 再 進 行 眼 圖 相 關 參 數 的 測 試 。 U S B 4 . 0 的 數 據 速 率 很 高 , 對 于 G e n 2 速 率 的 主 機 和 外 設 測 試 來 說 , 測 試 規 范 建 議 使 用 至 少 1 6 G H z 帶 寬 的 示 波 器 ; 對 于 G e n 3 速 率 的 主 機 和 外 設 測 試 來 說 , 測 試 規 范 建 議 使 用 至 少 2 1 G H z 帶 寬 的 示 波 器 。 圖 3 . 3 2 是 典 型 U S B 4 . 0 的 發 送 端 信 號 質 量 測 試 環 境 , 測 試 中 通 過 測 試 夾 具 連 接 被 測 件 和 示 波 器 , 并 通 過 U S B 4 的 控 制 器 控 制 被測件發出不同的預加重的測試碼型 。 多端口矩陣測試USB測試方案商示波器在USB2.0一致性分析測試方案;
USB3.x發送端信號質量測試在進行USB3.x發送端信號質量測試時,會要求測試對象發出特定的測試碼型,用實時示波器對該碼型進行眼圖分析,并測量信號的幅度、抖動、平均數據率及上升/下降時間等。雖然看起來好像比較簡單,但實際上USB3.x針對超高速部分的信號測試與傳統USB2.0的測試方法有較大的不同,包括很多算法的處理和注意事項。首先,由于USB3.x信號速率很高,且信號的幅度更小,因此測試中需要更高帶寬的示波器。對于5Gbps信號的測試,推薦使用至少12.5GHz帶寬的示波器;對于10Gbps信號的測試,推薦使用至少16GHz帶寬的示波器。其次,對于USB3.x發送端測試,其測試的參考點不是像USB2.0那樣只是在發送端的連接器上進行測試,還需要測試經過“一致性通道”(ComplianceChannel)或“參考通道”(ReferenceChannel)傳輸,并經參考均衡器均衡后的信號質量。通常把直接在發送端連接器上進行的測試叫作“ShortChannel”測試,把經過傳輸通道進行的測試叫作“LongChannel”測試。
(1)速度快:接口的傳輸速度高達480 Mbit/s,完全能滿足高速數據交換的要求; (2)連接簡單快捷:所有的 USB設備利用通用的連接器,無需打開主機機箱就可簡單方便地連人計算機,實現熱拔插; (3)無需外接電源:USB電源向低壓設備提供 5V電源; (4)有不同的帶寬和連接距離:USB 2.0提供全速與高速 2種傳輸數率規格,使用戶有足夠的帶寬供新的外設使用; (5)良好的兼容性:系統檢測到 1.1版本的接口類型時,會自動按照 12 Mbit/s的速度傳輸 ,而其他采用2.0版本的外設還是能以2.0所規定的速率傳輸。克勞德高速數字信號測試實驗室USB 3.2 & 2.0測試;
USB測試
在USB4.0的接收容限測試中,壓力信號的產生和校準是非常復雜的工作,同時測試中 還需要和被測設備進行頻繁的數據讀取和交互,因此接收容限測試都是在自動測試軟件的 控制下進行。
除了接收容限測試以外,為了控制接收端的反射影響,USB4.0的規范還要求對接收端 的回波損耗(Return Loss)進行測試。這個測試主要借助于網絡分析儀,對端口的差模和共模回波損耗進行測試。圖3.38是USB4.0接收端回波損耗的測試組網。
克勞德高速數字信號測試實驗室
地址:深圳市南山區南頭街道中祥路8號君翔達大廈A棟2樓H區 USB3.0的自動測試軟件;多端口矩陣測試USB測試方案商
USB3.0對于電纜傳輸損耗的要求;多端口矩陣測試USB測試方案商
USB測試,需要被測件能夠發出不同速率的測試碼型以及不同的預加重設置。被測件發送信號的控制需要通過USB4的微控制器,這個控制器可以在USB協會提供的ETT(ElectricalTestTool)軟件的控制下和被測設備交互,并控制被測設備輸出需要的測試碼型。為Wilder公司提供的USB4.0的測試夾具及控制器。在有些示波器的USB4的信號質量自動測試軟件中,也集成了ETT軟件的控制腳本。這樣在測試過程中,用戶只需要選擇需要測試的速率和項目,測試軟件就會根據不同的項目設置被測件的狀態,而不需要每次運行不同測試項目時等待用戶手動進行煩瑣的被測件狀態設置。USB4.0自動測試軟件的測試環境設置、測試項目選擇以及運行測試項目的界面。多端口矩陣測試USB測試方案商
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