USB3.0認(rèn)證的新測(cè)試要求和應(yīng)對(duì)方案詳解

表2. SuperSpeed USB 發(fā)送端一致性測(cè)試碼型

抖動(dòng)和眼高的測(cè)量是通過對(duì)100萬個(gè)連續(xù)比特(UI)進(jìn)行分析而得到，需要使用均衡器功能和適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘恢復(fù)設(shè)置（二階鎖相環(huán)、或稱為PLL，10 Mhz環(huán)路帶寬，0.707的阻尼系數(shù)）。通過分析被測(cè)數(shù)據(jù)樣本，可以外推出10-12誤碼率(BER)下的抖動(dòng)值。例如，通過外推算法，把測(cè)得的RJ (rms)乘以14.069，可以得到10-12誤碼率下RJ(PK-PK)。

圖2. 標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)射機(jī)一致性測(cè)試設(shè)置，包括參考測(cè)試通道和線纜。測(cè)試點(diǎn)2 (TP2)距被測(cè)器件(DUT)最近，測(cè)試點(diǎn)1 (TP1)是遠(yuǎn)端測(cè)量點(diǎn)。

在TP1采集信號(hào)后，可以使用SigTest軟件處理數(shù)據(jù)，這與PCI Express官方的一致性測(cè)試方法類似。對(duì)需要預(yù)測(cè)試一致性、檢定或調(diào)試的應(yīng)用，希望可以進(jìn)一步了解電路在各種條件或參數(shù)下的特點(diǎn)。裝有USB 3.0分析軟件的高帶寬示波器提供了Normative和Informative方式的物理層發(fā)射端自動(dòng)測(cè)量。省掉了手動(dòng)配置的步驟，大大節(jié)約了測(cè)量時(shí)間。

在測(cè)試完成后，詳細(xì)的Pass/Fail測(cè)試報(bào)告標(biāo)記出哪里可能發(fā)生設(shè)計(jì)問題。如果在不同測(cè)試地點(diǎn)（如公司實(shí)驗(yàn)室、測(cè)試中心）結(jié)果不一致，可以使用之前測(cè)試時(shí)保存的波形數(shù)據(jù)重新分析(離線測(cè)量)。

如果要求更多的分析，可以使用抖動(dòng)分析和眼圖分析軟件，調(diào)試和檢定電路。例如，可以一次顯示多個(gè)眼圖，允許工程師分析不同時(shí)鐘恢復(fù)設(shè)置或軟件通道模型的影響。此外，可以使用不同的濾波器，分析SSC的影響，解決系統(tǒng)互操作能力問題。

均衡考慮因素

由于明顯的通道衰減，SuperSpeed USB要求某種形式的補(bǔ)償，張開接收機(jī)上的眼圖。發(fā)射機(jī)上采用均衡技術(shù)，其采用去加重的形式。規(guī)定的標(biāo)稱去加重比是3.5 dB，用線性單位表示為1.5倍。例如，在跳變比特電平為150 mVp-p時(shí)，非跳變比特電平為100 mVp-p。

CTLE標(biāo)準(zhǔn)均衡實(shí)現(xiàn)方案包括片內(nèi)技術(shù)、有源接收機(jī)均衡或無源高頻濾波器，如線纜均衡器上使用的濾波器。這一模型特別適合一致性測(cè)試，因?yàn)樗浅：?jiǎn)便地描述了傳輸函數(shù)。CTLE通過頻域中的一系列極點(diǎn)和零點(diǎn)，在特定頻率上達(dá)到峰值(Peak)。

CTLE實(shí)現(xiàn)方案的設(shè)計(jì)要比其它技術(shù)簡(jiǎn)單，能耗要低于其它技術(shù)。然而，在某些情況下，由于適應(yīng)性、精度和噪聲放大方面的限制，僅僅使用CTLE實(shí)現(xiàn)方案可能是不夠的。其它技術(shù)包括前向反饋均衡(FFE)和判定反饋均衡(DFE)，通過對(duì)數(shù)據(jù)樣點(diǎn)加權(quán)一些補(bǔ)償系數(shù)來補(bǔ)償通道損耗。

CTLE和FFE是線性均衡器。因此，這兩種技術(shù)都會(huì)提升高頻噪聲，而產(chǎn)生信噪比劣化。但是，DFE在反饋環(huán)路中使用非線性元器件，使噪聲的放大達(dá)到最小，補(bǔ)償碼間干擾(ISI)。圖3示例了一個(gè)經(jīng)過傳輸通道明顯衰減的5Gbps 信號(hào)，和使用去加重、CLTE和DFE均衡技術(shù)處理之后的信號(hào)。

圖3. 去加重(藍(lán)色)、長通道(白色)、CTLE (紅色)和三階DFE (灰色)對(duì)5-Gbit/s信號(hào)(黃色)產(chǎn)生的不同效果。