为了模拟传输通道对信号的影响,USB协会提供了相应的测试夹具。每套测试夹具由 很多块组成,可以模拟相应的PCB走线并在中间插入测试电缆。这些测试夹具通过组合可 以进行发送信号质量的测试,也可以进行接收容限的测试,或者进行接收容限测试前的校 准。图3 .4是USB协会提供的针对10Gbps的A型接口主机及Micro-B型接口外设的测 试夹具。
除了使用真实的测试夹具和电缆来模拟传输通道对信号的影响外,实际测试中还可以 用示波器的S参数嵌入功能来模拟加入传输通道影响,这样可以简化测试连接,也避免了 夹具反复插拔造成的特性变化。图3.5是使用夹具直接引出信号,并通过示波器中的S参 数嵌入功能进行通道嵌入的典型的USB3.0的信号质量测试环境。 USB 3.2 & 2.0 兼容性测试;USB测试执行标准
基于Type-C接口还可以更好地支持Power Delivery技术,以实现更智能强大的 充电能力。即插即用、数据传输与充电合一是USB接口的一个重要特征。在USB2.0时 代,USB接口可以支持2.5W的供电能力(5V/500mA),到USB3.0时代提高到了4.5W (5V/900mA),但这样的供电能力对于笔记本或者一些稍大点的电器都是不够的。由于一 些产品的质量问题,也出现过充电过程中起火烧毁的事故。为了支持更强大的充电能力,同 时避免安全隐患,USB3.1标准中引入了Power Delivery协议(即PD协议),一方面允许更 大范围的供电能力(比如5V/2A、12V/1.5A、12V/3A、12V/5A、20V/3A、20V/5A),另一方 面要通过CC线进行PD的协商以了解线缆和对端支持的供电能力,只有协商成功后才允 许提供更高的电压或工作电流。图3. 16展示了PD协议中定义的不同等级的供电能力 标准。USB测试HDMI测试USB3.0一致性测试内容;
USB测试
由 于 U S B 4 . 0 的 发 送 端 和 接 收 端 非 常 复 杂 , 且 要 根 据 实 际 链 路 质 量 进 行 协 商 和 调 整 。 为 了 方 便 进 行 链 路 协 商 的 信 息 交 互 , U S B 4 . 0 还 提 供 了 额 外 的 边 带 通 道 ( S i d e b a n d C h a n n e l ) 。 边 带 通 道 借 助 于T y p e - C接 口 的S B U 1 和 S B U 2 信 号 , 并 重 新 定 义 成 S B T X 和 S B R X , 用 这 两 个 引 脚 实 现 双 向 的 信 息 交 互 。 边 带 通 道 上 传 输 的 是 1 M b p s 数 据 速 率 的 低 速 信 号 , 可 以 用 来 进 行 链 路 上 设 备 和 R e t i m e r 的 管 理 , 包 括 链 路 初 始 化 、 链 路 使 能 、 断 开 连 接 、 休眠管理 、 链路均衡等 。
克劳德高速数字信号测试实验室
地址:深圳市南山区南头街道中祥路8号君翔达大厦A栋2楼H区
USB信号完整性测试
USB3.0和USB2.0相比有着非常本质的区别,USB3.0有两对高速差分线分别进行信号的发送和接收,为全双工工作模式,且使用了多种高速处理技术,如均衡、预加重等,对此进行的物理层一致性测试是非常重要的,USB3.0规范要求进行多个项目的测试,如发送端测试、接收端测试、线缆测试等,因此需要多种仪器进行测试。
接着就是设置DUT类型、速率、夹具和测试分析模式,由于DUT是Host,所以在Host一栏选择Host;USB3.2的速率为10G;测试的夹具分为了两类,一类是USB-IF协会的,另一类就是Tektronix的,在这里选择的是USB-IF的测试夹具;另外一个非常关键的点就是Test Method,是否选用USB-IF SigTest的分析方法,通常,我们会选择使用;选择参考时钟,一般高速串行信号都会选用SSC模式;还要根据产品使用。 USB3.0电缆眼图仿真和均衡仿真;
(1)速度快:接口的传输速度高达480 Mbit/s,完全能满足高速数据交换的要求; (2)连接简单快捷:所有的 USB设备利用通用的连接器,无需打开主机机箱就可简单方便地连人计算机,实现热拔插; (3)无需外接电源:USB电源向低压设备提供 5V电源; (4)有不同的带宽和连接距离:USB 2.0提供全速与高速 2种传输数率规格,使用户有足够的带宽供新的外设使用; (5)良好的兼容性:系统检测到 1.1版本的接口类型时,会自动按照 12 Mbit/s的速度传输 ,而其他采用2.0版本的外设还是能以2.0所规定的速率传输。USB4.0一致性测试环境;示波器、测试软件、夹具;USB测试故障
USB2.0一致性测试环境;示波器、测试软件、夹具;USB测试执行标准
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测试执行标准
USB信号完整性测试 USB3.0和USB2.0相比有着非常本质的区别,USB3.0有两对高速差分线分别进行信号的发送和接收,为全双工工作模式,且使用了多种高速处理技术,如均衡、预加重等,对此进行的物理层一致性测试是非常重要的,USB3.0规范要求进行多个项目的测试,如发送端测试、接收端测试、线缆测试等,因此需要多种仪器进行测试。 接着就是设置DUT类型、速率、夹具和测试分析模式,由于DUT是Host,所以在Host一栏选择Host;USB3.2的速率为10G;测试的夹具分为了两类,一类是USB-IF协会的,另一类就是Tektronix的,在这里选择的是USB-IF的测试夹具;...