手把手教你如何進行USB3.0發(fā)射機測試
加入技術交流群
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。為實現(xiàn)這一點，發(fā)射機上使用均衡功能(采取去加重形式)。規(guī)定的標稱去加重比是3.5 dB，采用線性標度時為1.5x。例如，在跳變比特電平是150 mV pk-pk時，非跳變位電平將是100 mV pk-pk。
一致性均衡模型是連續(xù)時間線性均衡器(CTLE)。CTLE實現(xiàn)方案包括片上濾波器、有源接收機均衡濾波器或無源高頻濾波器，如電纜均衡器中的濾波器。這個模型特別適合一致性測試，因為它可以簡單地描述轉函。CTLE在頻域中使用一套電極和零極實現(xiàn)，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(shù)據(jù)鏈路分析(SDLA)軟件，驗證不同的CTLE參數(shù)及其對鏈路性能的影響。CTLE實現(xiàn)方案的優(yōu)勢在于，與其它方案相比，其設計起來更簡單，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。其它技術包括前饋(FFE)均衡和判定反饋(DFE)均衡，這種技術采用使用標度因數(shù)加權的數(shù)據(jù)樣點，補償通道損耗。CTLE和FFE都是線性均衡器，因此，都會發(fā)生信噪比劣化，表現(xiàn)為高頻噪聲提高。但是，DFE采用反饋環(huán)路中的非線性成分，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技術均衡后的信號。
圖17. DPOJET軟件，執(zhí)行高級串行數(shù)據(jù)檢定和調(diào)試。
檢定和調(diào)試
在整個設計檢驗和一致性測試過程中，總是需要調(diào)試工具，解決信號完整性或抖動問題。由于電路余量下降增加了復雜性及鏈路問題，芯片設計人員和系統(tǒng)集成商需要擁有智能統(tǒng)計分析功能的工具以及可視化工具，如直方圖、抖動頻譜和BER“浴缸”曲線。DPOJET分析圖，如頻譜圖和趨勢圖，可以提供深入信息，而不是簡單地顯示測量數(shù)據(jù)和結果。趨勢分析顯示定時參數(shù)怎樣隨時時間變化，如頻率漂移、PLL啟動瞬態(tài)信號或電路對電源變化的響應。抖動頻譜分析可以顯示抖動和調(diào)制源(相鄰振蕩器和時鐘)的精確頻率和幅度、電源噪聲或信號串擾。
在測試失敗后，非常重要的一點是能夠使用自動測試軟件，從“一致性模式”切換到“用戶自定義的”抖動和眼圖分析工具系列。通過DPOJET軟件，用戶可以控制時鐘恢復、濾波、參考電平、Rj/Dj分離技術或測量限制和選通等參數(shù)。除規(guī)定的標準化USB 3.0測量及信息性USB 3.0測量外，它還包括許多定時測量、幅度測量和眼圖測量。
圖17顯示了調(diào)試和分析抖動的一個程序?qū)嵗?。首先，我們使用相對較大的數(shù)據(jù)樣本總量采集數(shù)據(jù)，進行抖動分析，包括SSC的影響。一個33 kHz的SSC周期要求30 us的時間窗口。一旦采集了數(shù)據(jù)，眼圖分析可以迅速以可視化方式指明電壓和定時性能。這個眼圖顯示周期抖動和數(shù)據(jù)相關抖動過高。最后，我們執(zhí)行抖動分解，隔離信號完整性問題。抖動頻譜圖突出顯示抖動成分及對應的相對幅度和頻率。
圖18. USB 2.0和3.0接收機測試實例。
評論