USB3.0认证的新测试要求和应对方案详解

称去加重比是3.5 dB，用线性单位表示为1.5倍。例如，在跳变比特电平为150 mVp-p时，非跳变比特电平为100 mVp-p。

CTLE标准均衡实现方案包括片内技术、有源接收机均衡或无源高频滤波器，如线缆均衡器上使用的滤波器。这一模型特别适合一致性测试，因为它非常简便地描述了传输函数。CTLE通过频域中的一系列极点和零点，在特定频率上达到峰值(Peak)。

CTLE实现方案的设计要比其它技术简单，能耗要低于其它技术。然而，在某些情况下，由于适应性、精度和噪声放大方面的限制，仅仅使用CTLE实现方案可能是不够的。其它技术包括前向反馈均衡(FFE)和判定反馈均衡(DFE)，通过对数据样点加权一些补偿系数来补偿通道损耗。

CTLE和FFE是线性均衡器。因此，这两种技术都会提升高频噪声，而产生信噪比劣化。但是，DFE在反馈环路中使用非线性元器件，使噪声的放大达到最小，补偿码间干扰(ISI)。图3示例了一个经过传输通道明显衰减的5Gbps 信号，和使用去加重、CLTE和DFE均衡技术处理之后的信号。

图3. 去加重(蓝色)、长通道(白色)、CTLE (红色)和三阶DFE (灰色)对5-Gbit/s信号(黄色)产生的不同效果。

USB 3.0接收机测试

USB 3.0接收机测试与其它高速串行总线接收机一致性测试类似，它一般分成三个阶段，第一个阶段是压力眼图校准，然后是抖动容限测试，最后是分析。让我们看一下这一过程的流程图(图4)。

必须进行三种损伤校准，以校准压力眼图，其分别是：RJ、SJ和眼高。每种校准都要求在码型发生器和分析仪上进行特定设置。对每套线缆、适配器和仪器，必须进行一次压力眼图校准。

由于使用不同的适配器和参考通道，主机和设备的压力眼图校准也不同。在校准完成后，可以重复使用校准后的眼图设置，如果设备设置中有的东西发生变化，那么必须重新校准。

其它码型发生器要求

前面我们已经介绍了要求校准的项目，我们看一下码型发生器对每步校准的进一步要求，包括使用的数据码型、去加重数量以及应该不应该启用SSC。在压力眼图校准方法中，列出的两种码型是CP0和CP1。表3列出了所有USB 3.0一致性测试码型，以供参考。

CP1是RJ校准使用的一种时钟码型。许多仪器采用双Diarc方法，把随机性抖动和确定性抖动分开，进行RJ测量。使用时钟码型是为了消除双Dirac方法中的一个缺陷，即其一般会把DDJ报告为RJ，特别是在长码型上。通过使用时钟码型，可以从抖动测量中消除ISI引起的DDJ，提高RJ测量精度。

码型发生器和分析仪之间的有损通道(即USB 3.0 参考通道和线缆)在垂直方向和水平方向导致了频率相关损耗，这种损耗的表现是眼图闭合(图6)。为解决这种损耗，可以使用发射机去加重，提升信号的高频成分，以便接收的眼图在10-12（或更低）BER下足够好。

图6. 波形和眼图可以演示去加重的不同影响，在本例中使用PRBS-7 数据码型。

从眼图上可以看到，在没有去加重时，所有比特位的幅度理论上是相同的。有了去加重，跳变位比非跳变位的幅度要高，有效地提高了信号的高频成分。
在通过有损耗的通道和线缆后，没有去加重的信号的眼图会产生ISI，闭合程度会变严重，而有去加重的信号的眼图是完全张开的。我们从这里可以看到，去加重的量影响着ISI和DDJ的值，进而影响接收机上的眼图张开度。
SSC通常用于同步的数字系统(包括USB 3.0)，以降低电磁干扰(EMI)。如果没有SSC，数字信号的频谱在其载频(即5 Gbits/s)及其谐波上将出现高能的尖峰值，可能会超过法规限制(图7)。

在抖动测量中使用CTLE仿真主要会改善受信号处理方法影响的抖动，即ISI。CTLE仿真不影响与数据码型无关的抖动成分，如RJ和SJ，尽管根据一致性测试规范(CTS)，这两种测量都要求使用CTLE。另一方面，眼高会直接受到影响，因为ISI会影响其测量。

必须使用符合标准抖动传递函数(JTF)的时钟恢复"黄金锁相环"进行抖动测量，如图9中蓝色曲线所示。JTF决定着有多少抖动从输入信号传递到分析仪。在本例中，–3-dB截止频率是4.9 MHz。

在最低的SJ频率上(JTF的斜坡部分，或PLL环路响应的平坦部分)，恢复的时钟可以跟踪数据信号上的抖动。因此，数据中相对于时钟的抖动根据JTF被衰减。在JTF平坦、PLL响应向下倾斜的更高SJ频率上，信号中存在的SJ被转移到下行分析仪。除压力眼图校准过程中的SJ以外，规定所有测量都要使用标准JTF。

一旦校准了压力眼图，可以开始接收机测试。USB 3.0要求进行BER 测试，这不同于其上一代技术USB 2.0。接收机测试要求的唯一测试是采用抖动容限方式的BER 测试。抖动容限测试使用最坏情况下的输入信号