USB(Universal Serial Bus)即通用串行总线,用于把键盘、鼠标、打印机、扫描仪、数码相机、MP3、U盘等外围设备连接到计算机,它使计算机与周边设备的接口标准化,从2000年以后,支持USB2.0版本的计算机和设备已被广泛使用,USB2.0包括了三种速率:高速480Mbps、全速12Mbps、低速1.5Mbps。目前除了键盘和鼠标为低速设备外,大多数设备都是速率达480M的高速设备。
3. 产品测试
随着USB 3.0开始转入主流,成功的发射机一致性和认证测试对新产品上市至关重要。这些产品不仅能与其它USB 3.0设备很好地一起工作,还满足了消费者在各种条件下的性能和可靠性预期。除大幅度提高性能外,USB 3.0还提出了一系列新的测试要求,与上一代标准相比,带来了更多的设计和认证挑战。
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尽管USB2.0的速度已经相当快,对于目前高清和动辄GByte的数据传输还是有些慢,在2008年11月,HP、Intel、微软、NEC、ST-NXP、TI联合起来正式发布了USB3.0的V1.0规范。USB3.0又称为Super Speed USB,比特率高达5Gbps,相比目前USB2.0的480Mbps的速率,提高了10倍以上,引用Intel专家Jeff Rencraft的话:“以25GB的文件传输为例,USB2.0需要13.9分钟,而3.0只需70秒左右。”25GB,正好是单面单层蓝光光盘的容量。USB3.0预计将在2010年逐渐在计算机和消费电子产品上使用。
在发送端测试中,通常需要消除USB3.0的测试夹具引入的损耗和反射。如下图1所示为USB3.0发送端测试示意图:夹具插到待测试芯片的USB口,夹具上通过PCB的传输线USB口引出到4个SMA连接头(USB3的TX和RX各两个),然后用SMA接口的同轴电缆连接到示波器。由于夹具上的连接器、过孔、传输线等会使信号发生衰减、色散或者反射,导致示波器测量到的信号有所恶化。力科的眼图医生软件包括了夹具去嵌功能,只需输入夹具的S参数模型文件(可由VNA或者TDR测量得到),即可计算出没有夹具时测量到的信号的波形与眼图。
SSC经常使用在计算机主板的电路上,用于减小电磁辐射。在USB3.0中,需要测试扩频时钟的调制频率(SSC Modulate Rate)、频偏值(SSC Deviation Max)和频偏值(SSC Deviation Min),测试时PUT发送出CP1码型的数据流(CP是Compliance Pattern的简写,在USB3的物理层测试中,各项测试需要不同的测试码型),CP1码型为D10.2,即0101连续跳变的码型,相当于频率2.5GHz的时钟,规范要求扩频时钟的调制频率为30-33KHz之间,频偏值在+/-300ppm之间,频偏值在-5300ppm到-3700ppm直接。如图4为力科示波器测量扩频时钟的结果。SSC是CTS Rev0.9中是必测项目,跟USB3.0芯片输入时钟紧密相关,如果输入时钟的SSC不符合要求,通常USB3.0的输出信号的SSC也无法通过测试。
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。
在的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。
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