手把手教你如何進(jìn)行USB3.0發(fā)射機測試
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均衡
由于明顯的通道衰減，SuperSpeed USB要求某種形式的補償，使接收機上的眼圖張開(kāi)。為實(shí)現這一點(diǎn)，發(fā)射機上使用均衡功能(采取去加重形式)。規定的標稱(chēng)去加重比是3.5 dB，采用線(xiàn)性標度時(shí)為1.5x。例如，在跳變比特電平是150 mV pk-pk時(shí)，非跳變位電平將是100 mV pk-pk。
一致性均衡模型是連續時(shí)間線(xiàn)性均衡器(CTLE)。CTLE實(shí)現方案包括片上濾波器、有源接收機均衡濾波器或無(wú)源高頻濾波器，如電纜均衡器中的濾波器。這個(gè)模型特別適合一致性測試，因為它可以簡(jiǎn)單地描述轉函。CTLE在頻域中使用一套電極和零極實(shí)現，得到所需頻率上的峰值。如前所述，帶有選項USB-TX的TekExpress軟件包括參考一致性通道以及要求的CTLE濾波器，這些都組合到一個(gè)文件中。
圖14. USB 3.0 CTLE轉函和幅度響應。
圖15. CTLE、FFE和DFE的SDLA均衡配置。
圖16.去加重(藍色)、長(cháng)通道(白色)、CTLE (紅色)和3階DFE (灰色)后的5 Gb/s信號(黃色)。
除使用TekExpress自動(dòng)軟件中提供的一致性濾波器外，設計人員可以使用泰克串行數據鏈路分析(SDLA)軟件，驗證不同的CTLE參數及其對鏈路性能的影響。CTLE實(shí)現方案的優(yōu)勢在于，與其它方案相比，其設計起來(lái)更簡(jiǎn)單，能耗更低。但在某些情況下，由于適應性、精度和噪聲放大方面的限制，它們可能不夠。其它技術(shù)包括前饋(FFE)均衡和判定反饋(DFE)均衡，這種技術(shù)采用使用標度因數加權的數據樣點(diǎn)，補償通道損耗。CTLE和FFE都是線(xiàn)性均衡器，因此，都會(huì )發(fā)生信噪比劣化，表現為高頻噪聲提高。但是，DFE采用反饋環(huán)路中的非線(xiàn)性成分，因此使噪聲放大達到最小，并補償ISI。圖16顯示了明顯通道衰減后的5 Gb/s信號，以及使用去加重、CTLE和DFE技術(shù)均衡后的信號。
圖17. DPOJET軟件，執行高級串行數據檢定和調試。
檢定和調試
在整個(gè)設計檢驗和一致性測試過(guò)程中，總是需要調試工具，解決信號完整性或抖動(dòng)問(wèn)題。由于電路余量下降增加了復雜性及鏈路問(wèn)題，芯片設計人員和系統集成商需要擁有智能統計分析功能的工具以及可視化工具，如直方圖、抖動(dòng)頻譜和BER“浴缸”曲線(xiàn)。DPOJET分析圖，如頻譜圖和趨勢圖，可以提供深入信息，而不是簡(jiǎn)單地顯示測量數據和結果。趨勢分析顯示定時(shí)參數怎樣隨時(shí)時(shí)間變化，如頻率漂移、PLL啟動(dòng)瞬態(tài)信號或電路對電源變化的響應。抖動(dòng)頻譜分析可以顯示抖動(dòng)和調制源(相鄰振蕩器和時(shí)鐘)的精確頻率和幅度、電源噪聲或信號串擾。
在測試失敗后，非常重要的一點(diǎn)是能夠使用自動(dòng)測試軟件，從“一致性模式”切換到“用戶(hù)自定義的”抖動(dòng)和眼圖分析工具系列。通過(guò)DPOJET軟件，用戶(hù)可以控制時(shí)鐘恢復、濾波、參考電平、Rj/Dj分離技術(shù)或測量限制和選通等參數。除規定的標準化USB 3.0測量及信息性USB 3.0測量外，它還包括許多定時(shí)測量、幅度測量和眼圖測量。
圖17顯示了調試和分析抖動(dòng)的一個(gè)程序實(shí)例。首先，我們使用相對較大的數據樣本總量采集數據，進(jìn)行抖動(dòng)分析，包括SSC的影響。一個(gè)33 kHz的SSC周期要求30 us的時(shí)間窗口。一旦采集了數據，眼圖分析可以迅速以可視化方式指明電壓和定時(shí)性能。這個(gè)眼圖顯示周期抖動(dòng)和數據相關(guān)抖動(dòng)過(guò)高。最后，我們執行抖動(dòng)分解，隔離信號完整性問(wèn)題。抖動(dòng)頻譜圖突出顯示抖動(dòng)成分及對應的相對幅度和頻率。
圖18. USB 2.0和3.0接收機測試實(shí)例。
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