USB信號完整性測試

USB3.0和USB2.0相比有著非常本質的區別，USB3.0有兩對高速差分線分別進行信號的發送和接收，為全雙工工作模式，且使用了多種高速處理技術，如均衡、預加重等，對此進行的物理層一致性測試是非常重要的，USB3.0規范要求進行多個項目的測試，如發送端測試、接收端測試、線纜測試等，因此需要多種儀器進行測試。

接著就是設置DUT類型、速率、夾具和測試分析模式，由于DUT是Host，所以在Host一欄選擇Host；USB3.2的速率為10G；測試的夾具分為了兩類，一類是USB-IF協會的，另一類就是Tektronix的，在這里選擇的是USB-IF的測試夾具；另外一個非常關鍵的點就是Test Method，是否選用USB-IF SigTest的分析方法，通常，我們會選擇使用；選擇參考時鐘，一般高速串行信號都會選用SSC模式；還要根據產品使用。 usb3.0的信號測試方法相對于USB2.0的區別；黑龍江USB測試方案商

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。 黑龍江USB測試方案商USB3.0一致性測試環境；示波器、測試軟件、夾具；

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 。

測試系統搭建和介紹任何測試系統的搭建都是以測試目的為導向的，在測試之前一定要明確測試目的。對于完整的USB2.0信號完整性測試，需要對TX端和RX端都進行完整的測試，但是對于大多數廠商來講，可能只能完成基本的TX端測試。我們這個測試也只對TX端進行測試，所以測試的系統就是一臺示波器、DUT、測試夾具和測試線纜。

示波器：TektronixTDS7704B，帶寬為7GHz，采樣率為20GS/s；測試探針：TektronixP7330/P7240USB2.0testfixture；測試夾具：TDSUSBFUSB2.0ComplianceTestFixtureWithPowerAdapter；測試軟件：?USBHighSpeedElectricalTestToolRev:1.10；?TDSUSB2TestPackageApplicationV3.0.2；Tektronix的USB2.0發送端一致性測試軟件TDSUSB2可以支持嵌入（Embed)、去嵌入（De-embed）的功能，這對研發工程師的作用非常大。在軟件中還直接內置提供Host和Device的一致性通道傳遞函數，可以嵌入一致性通道模型，完成對一致性測試的要求，這主要體現在包含了測試過程中加入了長通道和短通道的S參數在其中，這時不管你是做的Host端的產品還是Device端的產品，只要在測試時選擇對應參數即可真實的使用情況。這樣也符合一致性測試規范。 USB2.0信號質量測試中的測試模式設置？

，Type - C的接口是雙面的，也就是同 一 時刻只有TX1+/TX1 一 或者TX2+/TX2 - 引腳上會有USB3 . 1信號輸出，至于哪 一面有信號輸出，取決于插入的方向。如圖3 . 18所 示，默認情況下DFP設備在CC引腳上有上拉電阻Rp,UFP設備在CC引腳上有下拉電阻 Ra,根據插入的電纜方向不同，只有CCl或者CC2會有連接，通過檢測CCl或者CC2上的 電壓變化，DFP和UFP設備就能感知到對端的插入從而啟動協商過程。

信號質量的測試過程中，由于被測件連接的是測試夾具，并沒有真實地對端設備插入，這就需要人為在測試夾具上模擬電阻的上下拉來欺騙被測件輸出信號 USB3.0電纜眼圖仿真和均衡仿真；黑龍江USB測試方案商

USB主機的低速和全速信號質量測試時的連接；黑龍江USB測試方案商

c)EqualizationCalibration針對無源電纜的應用場景，USB的發送端測試點在TP3。示波器在進行信號質量分析前，需要模擬真實device，引入一個參考均衡算法，減輕有損電纜對信號質量的惡化。USB4.0定義了這種參考均衡算法可以有多種不同的連續時間線性均衡(CTLE:Continuous-Time-Linear-Equalizer)和判決反饋均衡(DFE:Decision-Feedback-Equalizer)組成。在做TP3測試前，需要sweep這些組合，找到能提供眼圖面積(如果面積相等，參考眼高)的算法，以此為基礎，得到TP3相關的測試結果。

d)USB4.0抖動分離為了更好表征高達20Gbps的USB4.0信號質量，不同于USB3.2測試Tj,Rj和Dj三個抖動指標，USB4.0定義了嚴格的TJ,UDJ,DDJ,LPUDJ,DCD等抖動指標，并且對每個指標如何做抖動分離、如何測量做了詳細的規定。 黑龍江USB測試方案商

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