USB3.0認證的新測試要求和應對方案詳解

CP1是RJ校準使用的一種時(shí)鐘碼型。許多儀器采用雙Diarc方法，把隨機性抖動(dòng)和確定性抖動(dòng)分開(kāi)，進(jìn)行RJ測量。使用時(shí)鐘碼型是為了消除雙Dirac方法中的一個(gè)缺陷，即其一般會(huì )把DDJ報告為RJ，特別是在長(cháng)碼型上。通過(guò)使用時(shí)鐘碼型，可以從抖動(dòng)測量中消除ISI引起的DDJ，提高RJ測量精度。

碼型發(fā)生器和分析儀之間的有損通道(即USB 3.0 參考通道和線(xiàn)纜)在垂直方向和水平方向導致了頻率相關(guān)損耗，這種損耗的表現是眼圖閉合(圖6)。為解決這種損耗，可以使用發(fā)射機去加重，提升信號的高頻成分，以便接收的眼圖在10-12（或更低）BER下足夠好。

圖6. 波形和眼圖可以演示去加重的不同影響，在本例中使用PRBS-7 數據碼型。

從眼圖上可以看到，在沒(méi)有去加重時(shí)，所有比特位的幅度理論上是相同的。有了去加重，跳變位比非跳變位的幅度要高，有效地提高了信號的高頻成分。
在通過(guò)有損耗的通道和線(xiàn)纜后，沒(méi)有去加重的信號的眼圖會(huì )產(chǎn)生ISI，閉合程度會(huì )變嚴重，而有去加重的信號的眼圖是完全張開(kāi)的。我們從這里可以看到，去加重的量影響著(zhù)ISI和DDJ的值，進(jìn)而影響接收機上的眼圖張開(kāi)度。
SSC通常用于同步的數字系統(包括USB 3.0)，以降低電磁干擾(EMI)。如果沒(méi)有SSC，數字信號的頻譜在其載頻(即5 Gbits/s)及其諧波上將出現高能的尖峰值，可能會(huì )超過(guò)法規限制(圖7)。

在抖動(dòng)測量中使用CTLE仿真主要會(huì )改善受信號處理方法影響的抖動(dòng)，即ISI。CTLE仿真不影響與數據碼型無(wú)關(guān)的抖動(dòng)成分，如RJ和SJ，盡管根據一致性測試規范(CTS)，這兩種測量都要求使用CTLE。另一方面，眼高會(huì )直接受到影響，因為ISI會(huì )影響其測量。

必須使用符合標準抖動(dòng)傳遞函數(JTF)的時(shí)鐘恢復“黃金鎖相環(huán)”進(jìn)行抖動(dòng)測量，如圖9中藍色曲線(xiàn)所示。JTF決定著(zhù)有多少抖動(dòng)從輸入信號傳遞到分析儀。在本例中，–3-dB截止頻率是4.9 MHz。

在最低的SJ頻率上(JTF的斜坡部分，或PLL環(huán)路響應的平坦部分)，恢復的時(shí)鐘可以跟蹤數據信號上的抖動(dòng)。因此，數據中相對于時(shí)鐘的抖動(dòng)根據JTF被衰減。在JTF平坦、PLL響應向下傾斜的更高SJ頻率上，信號中存在的SJ被轉移到下行分析儀。除壓力眼圖校準過(guò)程中的SJ以外，規定所有測量都要使用標準JTF。

一旦校準了壓力眼圖，可以開(kāi)始接收機測試。USB 3.0要求進(jìn)行BER 測試，這不同于其上一代技術(shù)USB 2.0。接收機測試要求的唯一測試是采用抖動(dòng)容限方式的BER 測試。抖動(dòng)容限測試使用最壞情況下的輸入信號來(lái)執行接收機測試(上一節中提到的校準的壓力眼圖)。在壓力眼圖的基礎上， JTF曲線(xiàn)的-3dB截止頻率附近的一系列SJ頻率（滿(mǎn)足相應幅度要求）會(huì )被注入到測試信號中，同時(shí)誤碼檢測器監測接收機中的錯誤或誤碼，計算BER。

結論

隨著(zhù)USB 3.0開(kāi)始轉入主流，成功的發(fā)射機一致性和認證測試對新產(chǎn)品上市至關(guān)重要。這些產(chǎn)品不僅能與其它USB 3.0設備很好地一起工作，還滿(mǎn)足了消費者在各種條件下的性能和可靠性預期。

除大幅度提高性能外，USB 3.0還提出了一系列新的測試要求，與上一代標準相比，帶來(lái)了更多的設計和認證挑戰。幸運的是，市場(chǎng)上提供了一套完整的測試工具和資源，可以幫助您實(shí)現SuperSpeed USB徽標認證。