2019年11月19日 | USB3.0电气能参数测试

2019-11-19 来源：eefocus

USB3.0是双总线架构，在USB2.0的基础上增加了超高速（Super Speed)总线部分。超高速总线的信号速率达到5Gbps，采用8B/10B编码，全双工方式工作，最大支持的电缆长度达3米。USB3.0的总线架构如图1所示。
USB3.0电气能参数测试
图1.USB3.0的双总线架构

USB3.0的电缆和连接器结构和信号定义如图2所示。
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图2.USB3.0连接器和电缆的信号定义

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图３.USB3.0巧妙的连接器设计

     USB3.0未来与USB2.0兼容，连接器的设计是非常巧妙的，标准连接器（如图３左边部分所示），可以插到USB2.0的标准连接器上，USB2.0的电缆也可以插入USB3.0的标准连接器上，它内部是超高速总线（５根，Tx和Rx各2根与中间的地线），外部是通用的USB2.0信号（Power,D+,D-,GND)。类型B连接器不能插入USB2.0类型B连接器上，但是USB2.0的类型B连接器可以插入USB3.0的类型B连接器上。

    USB3.0的电气性能测试分为源测试、电缆连接器测试、接收器测试三组。下面介绍源测试，后面再分别介绍电缆连接器测试和接收器测试。
    USB3.0针对超高速部分的测试与以前的测试方法有较大的不同，参考图3。
    1、示波器的测试点在一致性电缆（compliance cable)和一致性电路板（compliance board)之后的TP1处。而以前的测试是在发送端的连接器处（如USB2.0)。
    一致性通道可以使用实际的电缆和电路板，也可以使用软件处理的方式，即：把一致性通道的S参数导入到后处理软件里，软件做卷积，得出一致性通道之后的波形。
    2、后处理需要使用CTLE均衡器，在均衡器后观察和分析眼图及其参数。
    3、需要连续测量1M个UI（单位间隔）。
    4、需要计算基于10e-12误码率的DJ,RJ和TJ。这要使用基于双狄拉克模型的浴盆曲线，具体参考抖动成分分解的介绍。

USB3.0电气能参数测试

图3.源测试方法和指标要求

源端测试需要的一致性码型定义如下表所示。
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对应的测试项目和使用的码型如下表所示。实际测试时，这些码型可以通过软件配置产生，也可以通过信号发生器产生码型激励源端的RX通道产生。

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    安捷伦的方案如下图所示。方案包括：
    1、12GHz或以上示波器91204A
    2、U7242A USB3.0测试夹具
    3、U7243A USB3.0一致性测试软件

    安捷伦方案的特点如下：
    1、AUX OUT通道可作为码型发生器由U7243A控制产生码型，产生的码型激励被测件发测试码型；
    2、自动1M UI数据测试，自动设置引导，自动示波器测试设置，自动报告产生等全自动化测试方案；
    3、可以使用USB3.0 SigTest时钟恢复算法进行测试，保证与SigTest测试的兼容性；
    4、支持测试通道S参数嵌入功能（可随方案附送S参数文件）；
    5、支持CTLE均衡算法功能。等等

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图4.安捷伦USB3.0源端测试解决方案

USB3 电气能参数双总线架构

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