手把手教你如何進(jìn)行USB3.0接收機測試

USB接收機測試的目的是確認接收機能夠以小于等于1x10-12的目標誤碼率(BER)正確檢測發(fā)送的數據。發(fā)射機測試的重點(diǎn)放在幅度、抖動(dòng)或其它參數測量上，接收機測試戰略則通常涉及一項測試：抖動(dòng)容限。抖動(dòng)容限保證接收機系統將以高置信度與其它產(chǎn)品互操作?；ゲ僮髂芰l件可能會(huì )隨不同電纜長(cháng)度、低信號幅度、異步參考時(shí)鐘、電源管理鏈路狀態(tài)等因素廣泛變化。優(yōu)秀的受壓眼圖校準方法將保證抖動(dòng)容限到達盡可能多的潛在條件。

USB 3.0一致性測試已經(jīng)明顯變化，以適應與更高速的接口有關(guān)的新挑戰。驗證USB 2.0接收機需要執行接收機靈敏度測試。高速設備必須對等于或高于150 mV的測試包做出響應，并忽略(靜噪)低于100 mV的信號。SuperSpeed USB接收機必須支持多得多的信號損傷，因此測試要求要比USB 2.0苛刻。盡管USB 3.0規范規定目標BER為1x10-12，但接收機一致性測試戰略可以提高確定性抖動(dòng)，產(chǎn)生1x10-10的有效BER，實(shí)現更短的測試時(shí)間。由于提高了Dj、降低了有效Rj，在較低的BER基礎上，這對兩個(gè)目標BER水平會(huì )得到同等的Tj(BER)。對USB 3.0測試，有多個(gè)測試選項，可以全面評估USB 3.0 Rx設備。

泰克允許客戶(hù)選擇兩種解決方案，自動(dòng)為USB 3.0執行接收機測試。對檢定測試(其通常用于第一稿芯片)，可以使用BERTScope之類(lèi)的儀器。BERTScope誤碼率分析儀不僅提供了增強型高性能誤碼率測試儀(BERT)的功能，還提供了示波器的眼圖顯示功能。對需要動(dòng)態(tài)改變數據速率、抖動(dòng)配置或數據碼型等參數的測試場(chǎng)景，BERTScope提供了通用碼型發(fā)生及基于BER的調試工具，支持USB 3.0 Rx測試要求的全套測量。

對通常要求全面自動(dòng)化的合規性測試，采用任意波形發(fā)生器(AWG)的測試平臺、泰克DPO/DSA/MSO70000系列示波器和TekExpress自動(dòng)軟件可能是最好的解決方案。AWG7122能夠同時(shí)仿真串行數據流、信號損傷和一致性通道，明顯簡(jiǎn)化測試配置。DPO/DSA/MSO示波器在配備誤碼率檢測器(選項ERRDT)時(shí)，提供了誤碼檢測功能及自動(dòng)配置控制功能。這兩種儀器都通過(guò)TekExpress軟件控制，該軟件為自動(dòng)測試滿(mǎn)足電接口一致性測試規范(CTS)規定要求的USB 3.0發(fā)射機/接收機主機和設備提供了簡(jiǎn)單而又高效的方式。

接收機檢定和調試測試

評估接收機的主要依據是確定有效的誤碼率。已知碼型被傳送到接收機，在接收機的比較器之后檢驗數據。數據通過(guò)接收機內部的環(huán)回機制在外部校驗。接收機測試的一個(gè)挑戰是生成要求的測試碼型，在被測器件內部發(fā)起測試模式。

USB 3.0的接收機測試與其它高速串行總線(xiàn)接收機一致性測試類(lèi)似，一般分為兩個(gè)階段：

< 受壓眼圖校準是業(yè)內對創(chuàng )建最壞情況信號條件、測試接收機的叫法。損傷這個(gè)最壞情況信號的方式，通常是在水平方向增加抖動(dòng)，在垂直方向把幅度設置成部署時(shí)接收機看到的最低幅度。在任何測試夾具、線(xiàn)纜或儀器變化時(shí)，都必須執行受壓眼圖校準。

< 抖動(dòng)容限使用校準后的受壓眼圖作為輸入來(lái)測試接收機，然后應用額外的提高頻率的正弦曲線(xiàn)抖動(dòng)(SJ)。應用的這個(gè)SJ測試接收機內部的時(shí)鐘恢復電路，因此不僅使用最壞情況信號條件測試接收機，而且還明確測試其時(shí)鐘恢復。應用的SJ的幅度和頻率遵守標準規定的一個(gè)模板。這個(gè)抖動(dòng)容限模板覆蓋了時(shí)鐘恢復PLL的帶寬，在環(huán)路帶寬內應容許應用的高數量SJ，因為時(shí)鐘恢復將追蹤出這個(gè)正弦曲線(xiàn)抖動(dòng)，但在環(huán)路帶寬之上只能經(jīng)受很小的量，因為沒(méi)有追蹤出這個(gè)抖動(dòng)，它將會(huì )影響下游的接收機電路。

這個(gè)檢定過(guò)程可以自動(dòng)實(shí)現，保證準確的結構及正確的受壓碼型生成能力。下面概括介紹了自動(dòng)檢定功能：

< 環(huán)回發(fā)起為其它方式不能執行接收機測試的用戶(hù)提供了測試能力。環(huán)回發(fā)起是BERTScope和被測器件(DUT)之間的一種特定握手，讓DUT準備進(jìn)行接收機測試。這是一個(gè)關(guān)鍵步驟，不管采取什么測試儀器，對許多客戶(hù)都是一個(gè)挑戰。

< 自動(dòng)受壓眼圖校準簡(jiǎn)化了其它方式繁瑣耗時(shí)的程序。

< 可以單擊執行抖動(dòng)容限測試，結果存儲在數據庫中，可以簡(jiǎn)明地管理測試結果。自動(dòng)抖動(dòng)容限測試還可以搜索設備極限，稱(chēng)為“搜索余量”功能。

圖1.使用BERTScope BSA系列進(jìn)行受壓眼圖校準。

受壓眼圖校準

必須進(jìn)行三種損傷校準，以校準受壓眼圖、隨機抖動(dòng)(RJ)、正弦曲線(xiàn)抖動(dòng)(SJ)和眼高。每種校準都要求在泰克BSA系列碼型發(fā)生器和分析儀上進(jìn)行特定設置，并使用泰克MSO/DSA/DPO70000系列示波器執行測量。

1.隨機抖動(dòng)(RJ)

< 定義：RJ是無(wú)界抖動(dòng)，與數據碼型不相關(guān)，也就是說(shuō)，不管采取什么數據碼型，其測量應該相同。由于RJ是無(wú)界的，因此它會(huì )隨測量深度增長(cháng)，用被測波形數量表示的測量越深，峰峰值RJ測量結果越大。

< 怎樣調節：為實(shí)現正確數量的RJ，碼型發(fā)生器必須能夠調節注入的RJ數量。

< 怎樣測量：配有DPOJET的MSO/DSA/DPO70000系列示波器可以提供自動(dòng)RJ測量。

2.正弦曲線(xiàn)抖動(dòng)(SJ)

< 定義：SJ是有界抖動(dòng)，具有周期性特點(diǎn)，但通常與數據碼型不相關(guān)(除非SJ頻率恰好是碼型重復頻率的倍數)，因此與RJ一樣，不管采取什么數據碼型，其測量是相同的。與RJ不同，由于有界特點(diǎn)，它不會(huì )隨著(zhù)測量深度增長(cháng)。

< 怎樣調節：與RJ一樣，碼型發(fā)生器必須能夠調整SJ注入量，以實(shí)現所需的量。注入的SJ必須是特定頻率，并能夠調節幅度。必需校準USB 3.0抖動(dòng)容限模板中的所有SJ頻率和幅度。

< 怎樣測量：USB 3.0一致性測試程序規定，應通過(guò)獲得注入SJ幅度為0的信號的總抖動(dòng)(TJ)與注入所需數量的SJ之差，來(lái)測量SJ數量。泰克MSO/DSA/DPO 70000系列示波器的DPOJET分析選項提供了TJ測量。

3.眼高

< 定義：眼高是指單位間隔中心的眼圖張開(kāi)程度，并伴有一個(gè)測量深度，在本例中為106個(gè)波形。眼高與數據碼型相關(guān)，因為它受到信號中數據相關(guān)抖動(dòng)(DDJ)量的影響。眼高指標對主機(180 mV)和設備(145 mV)來(lái)說(shuō)是不同的。

< 怎樣調節：眼高通過(guò)BERTScope碼型發(fā)生器的輸出幅度調節。

< 怎樣測量：泰克MSO/DSA/DPO70000系列示波器上可以測量眼高。

抖動(dòng)容限測試

一旦校準了受壓眼圖，可以開(kāi)始測試接收機。如“引言”所述，與上一代規范2.0不同，USB 3.0要求BER測試。抖動(dòng)容限測試形式的誤碼率(BER)測試是USB3.0接收機測試要求的唯一測試，可以使用泰克BERTScope BSA系列分析儀執行。

抖動(dòng)容限測試使用最壞情況輸入信號條件(上一節中校準的受壓眼圖)測試接收機。在受壓眼圖頂部，覆蓋JTF -3 dB截止頻率周?chē)l率范圍的一系列SJ頻率和幅度被注入到測試信號中，誤碼檢測器則監測接收機中的錯誤或誤碼，計算BER。