手把手教你如何进行USB3.0发射机测试

一致性测量
通过使用图4（链接）列出的各种测试码型，可以方便地进行发射机测试。每种码型都是为与评估码型的测试有关的特点选择的。CP0 (D0.0加扰序列)用来测量确定性(Dj)抖动，如数据相关抖动(DDJ)；CP1 (没有加扰的D10.2全速率时钟码型)不会产生DDJ，因此更适合评估随机抖动(Rj)。

抖动和眼高在应用均衡器功能及相应的时钟恢复设置(二阶PLL、10 MHz的闭环带宽及0.707的阻尼系数)后使用100万个连续单位间隔测得。抖动结果计算得出，其超越实测的数据样本总量，迅速提取1 x 10-12BER水平时的具体抖动性能。例如，在抖动推断中，把实测Rj (rms)乘以14.069，可以计算得出目标Rj。

图6.发射机测试点。

图7. DPO/DSA70000系列选项USB-TX，用于USB 3.0标准化的测量及信息性的测量。


图8.使用DPOJET调试USB 3.0，包括自定义控制设置。

图6显示了标准化的发射机一致性测试设置，包括参考测试通道和电缆。测试点2 (TP2)距被测器件(DUT)最近，测试点1 (TP1)则是远端的测量点。注意，所有发射机标准化的测量都在TP1的信号上执行。

在TP1采集信号之后，数据使用称为SigTest的软件工具处理，这与官方PCI Express一致性测试类似。对要求预一致性测试、检定或调试的应用，可以使用其它工具，进一步了解变化条件或参数下的设计特点。带有选项USB-TX的泰克MSO/DPO/DSA70000系列示波器可以执行所有USB 3.0标准化和信息性物理层发射机测试，如图7所示。单键自动软件工具，如USB-TX，通过保证正确配置测试设备，节约了时间。实验室技术人员就可以准确地运行测试，而不是非得要深入了解USB规范的高级工程师。在测试结束后，详细的测试通过/失败报告将列出可能发生设计问题的地方。如果不同测试地点(如公司实验室、测试机构、等等)得到的结果相互矛盾，可以使用以前运行的测试中保存的数据运行测试。

带有选项USB-TX的TekExpress自动测试软件利用基于DPOJET通用分析功能的检定和调试环境。灵活的抖动和眼图分析软件包可以更多地以用户自定义方式控制分析参数，帮助加快调试过程，大大简化设计检定。例如，可以一次显示多个眼图，用户可以分析不同时钟恢复技术或软件通道模型的影响。另外，可以运用不同的滤波器，分析SSC解决系统互操作能力的效果。

图9.带有12英寸和24英寸轨迹的ISI电路板。


图10.12英寸和24英寸PCB轨迹的幅度和相位响应。

参考测试通道
可以通过两种方法捕获TP1的“远端”信号。第一种方法使用USB-IF基于硬件的电缆和夹具，在TP1处采集数据。第二种方法使用从TDR、VNA或仿真器中提取的模型，在软件中仿真硬件通道效应。公认的通道模型是一个S参数文件，其中包括幅度和相位响应影响。先在TP2处或距发射机最近的地方采集信号，然后使用S参数文件对采集的数据求卷积，这个S参数文件已经被转换成一个有限脉冲响应(FIR)滤波器(如需更多地了解泰克示波器上的滤波器应用，请参阅www.tektronix.com上的白皮书“任意FIR滤波器的原理、设计和应用”)。

通过这种方法，工程师可以使用变化而又重复的具体通道要求测量被测器件。例如，我们比较一下不同PCB轨迹长度中的5 Gb/s信号测量结果。图9显示了连接到12英寸和24英寸轨迹的ISI测试电路板，图10提供了相应的Sdd21通道响应。

图11.12英寸轨迹的硬件通道仿真和软件仿真。

图12.24英寸轨迹的硬件通道仿真和软件仿真。

图13.12英寸、24英寸轨迹后的5 Gb/s眼图，硬件仿真通道(左)和软件仿真通道(右)。

在包括硬件通道时、在没有包括硬件通道时都要采集测试信号。图11和图12显示了每个轨迹长度的原始信号(白色)、远端硬件响应(橙色)和使用S参数数据卷积后的原始信号。图13包括来自基于硬件和基于软件的测试数据的眼图。

均衡
由于明显的通道衰减，SuperSpeed USB要求某种形式的补偿，使接收机上的眼图张开。为实现这一点，发射机上使用均衡功能(采取去加重形式)。规定的标称去加重比是3.5 dB，采用线性标度时为1.5x。例如，在跳变比特电平是150 mV pk-pk时，非跳变位电平将是100 mV pk-pk。

一致性均衡模型是连续时间线性均衡器(CTLE)。CTLE实现方案包括片上滤波器、有源接收机均衡滤波器或无源高频滤波器，如电缆均衡器中的滤波器。这个模型特别适合一致性测试，因为它可以简单地描述转函。CTLE在频域中使用一套电极和零极实现，得到所需频率上的峰值。如前所述，带有选项USB-TX的TekExpress软件包括参考一致性通道以及要求的CTLE滤波器，这些都组合到一个文件中。

图14. USB 3.0 CTLE转函和幅度响应。

图15. CTLE、F