USB 3.0 測試解決方案
[導(dǎo)讀]USB 3.0 的推出，的確解決了一些 USB 2.0性能瓶頸的問題。HighSpeed USB 2.0 提供 480Mbps 的數(shù)據(jù)率。但實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸率往往受 I/O 性能限制而超不過 35MB/s。當(dāng)下載較大文件時(shí)，較高的傳輸率能節(jié)省可觀的傳輸時(shí)間。U
USB 3.0 的推出，的確解決了一些 USB 2.0性能瓶頸的問題。HighSpeed USB 2.0 提供 480Mbps 的數(shù)據(jù)率。但實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸率往往受 I/O 性能限制而超不過 35MB/s。當(dāng)下載較大文件時(shí)，較高的傳輸率能節(jié)省可觀的傳輸時(shí)間。USB 3.0 可提供高達(dá) 5Gb/s 的數(shù)據(jù)傳輸率和 200MB/s 以上的數(shù)據(jù)傳輸率。
為實(shí)現(xiàn)更高的性能水平，USB 3.0 另外增加了 4 條互聯(lián)機(jī)。如此一來，整個(gè)配線系統(tǒng)就共有 8 條線，其中 4 條遵從 USB 2.0 規(guī)范和用于確保向下兼容性。另增的 4 條線配置為專門用于 USB 3.0 通信的 2 對線。它們采用全雙工工作模式，一對線發(fā)送，另一對線接收。
增加了10 倍的 USB 3.0 數(shù)據(jù)率，將能應(yīng)對測試發(fā)送器、接收器和配線系統(tǒng)的新挑戰(zhàn)。但也因此，在USB 3.0 標(biāo)準(zhǔn)高速測試的需求也就更加重要。
USB3.0 三大測試
發(fā)送器測試
在進(jìn)行 USB 3.0 發(fā)送器一致性測試時(shí)，必須使用相位匹配 SMA 電纜，在「兼容性通道」的末端用 SMA 終端的發(fā)送器信號(hào)測量。優(yōu)良的USB 3.0 測試夾具必須提供高性能的 USB 3.0 信號(hào)中間分路，以支持使用 SMA 終端的發(fā)送器和接收器測試。
在測試發(fā)送路徑時(shí)，必須用高速示波器測量采用規(guī)定碼型的傳輸波形。從而能進(jìn)行眼圖分析和測量信號(hào)的幅度、抖動(dòng)、平均數(shù)據(jù)率及上升∕下降時(shí)間。
接收器測試
USB 3.0 規(guī)定設(shè)備內(nèi)的誤碼計(jì)數(shù)器可以從內(nèi)部檢查接收器的誤碼性能。規(guī)范提供的測試模式包括將接收到的數(shù)據(jù)環(huán)回至設(shè)備發(fā)送器的能力。
測試接收器的靈敏度需要有可控制的訊號(hào)源或碼型產(chǎn)生器，以提供對被測接收器的校準(zhǔn)抖動(dòng)輸入。用集成的誤碼計(jì)數(shù)器進(jìn)行測量，需要用示波器或 BERT 讀取和解碼得到的結(jié)果。對異步回路工作模式中沒有內(nèi)部誤碼計(jì)數(shù)器的測試，則需要用 BERT 或協(xié)議分析儀評(píng)估得到的誤碼率。
這種誤碼計(jì)數(shù)器方法僅限于內(nèi)部設(shè)備能夠識(shí)別的一致性碼型。雖然這是足夠簡單的通過∕失敗測試，但對于除錯(cuò)和特性描述則是不夠的。
一般要通過接收器應(yīng)力測試描述 USB 設(shè)備在不同幅度和抖動(dòng)條件下的性能。這就要求碼型發(fā)生器能夠施加這些不同條件，包括對目標(biāo)誤碼率產(chǎn)生真實(shí)隨機(jī)抖動(dòng)的能力。
優(yōu)良的測試解決方案必須解決這些問題。對于 USB 3.0，必須產(chǎn)生所需要的碼型，包括在抖動(dòng)容限測試中向設(shè)備施加應(yīng)力的能力。以Agilent旗下方案為例，示波器和 Agilent N5990A測試自動(dòng)化軟件平臺(tái)能譯碼捕獲結(jié)果。也可在環(huán)回（loop back）工作模式中用 Agilent BERT 和 Ellisys的超速協(xié)議分析解決方案表征設(shè)備性能。Ellisys EX280 是集成于 N5990A 中的測試自動(dòng)化軟件；因此 JBERT 和 EX280 都是完全自動(dòng)化的。
通道測試
由于 USB 3.0 增加了帶寬和有更長的通道長度（channel lengths），因此需要對電纜、連接器和通道驗(yàn)證做更多的測試。
為確保設(shè)計(jì)符合差動(dòng)阻抗和斜扭（skew）目標(biāo)，TDR/TDT 測量是必不可少的。必須通過 VNA 測量精確驗(yàn)證達(dá)到回波損耗（return loss）、插入損耗（insertion loss）和近端∕遠(yuǎn)程串音（near/far end crosstalk）的要求。
選擇測試解決方案的關(guān)鍵
使用 USB – IF SigTest 實(shí)用程序與USB 3.0 電測試軟件所得到的測試結(jié)果，與在 USB-IF實(shí)驗(yàn)室所進(jìn)行的發(fā)送器一致性驗(yàn)證，必須得到一致的結(jié)果。
投資保障
由于USB-IF有明定USB3.0各項(xiàng)規(guī)格，一個(gè)優(yōu)良的USB 一致性測試解決方案，必需同時(shí)符合 USB-IF 所規(guī)定的一致性測試覆蓋要求，確?？蛻舨捎迷摻鉀Q方案時(shí)，通過測試的產(chǎn)品將完全符合最新標(biāo)準(zhǔn)。以Agilent的USB 3.0 SuperSpeed電性能驗(yàn)證和兼容性測試軟件U7243A 為例，即適用于 Infiniium 示波器，并采用 USB 3.0 rev 1.0 規(guī)范和測試規(guī)范草案中規(guī)定的測試方法和算法。
再者，因適用于總線標(biāo)準(zhǔn) USB、PCI Express、SATA 和 DisplayPort 測試的信號(hào)生成和分析能力，USB 解決方案必須提供投資保障。所有這些總線標(biāo)準(zhǔn)可使用同樣的發(fā)送器和接收器硬件，甚至要具有可升級(jí)帶寬、存儲(chǔ)器和應(yīng)用測試軟件的實(shí)時(shí)示波器。
自動(dòng)化 Rx 測試
抖動(dòng)容限曲線是了解接收器真實(shí)抖動(dòng)性能的關(guān)鍵。自動(dòng)化測試平臺(tái)不僅提供自動(dòng)的接收機(jī)兼容性測試，而且還提供包括抖動(dòng)容限的自動(dòng)接收器特性描述。它模擬真實(shí)條件，向 DUT 的規(guī)定部分人為施加特定特性的信號(hào)應(yīng)力。正確訊號(hào)源掃描可將測量時(shí)間減到最小。為確保儀器抖動(dòng)特性的驗(yàn)證和在測試前訊號(hào)連接的補(bǔ)償，自動(dòng)校準(zhǔn)能力是至關(guān)重要的。
測試夾具
USB 3.0 測試夾具提供 USB 3.0 兼容性測試要求的發(fā)送器和接收器測量點(diǎn)接入，從而有助于簡化 USB 3.0 測量過程。它有與示波器和 J-BERT 的直接 SMA 連接，以實(shí)現(xiàn)容易和精確的測量。它還包括至主動(dòng)式差動(dòng)探頭的探測連接，可用于表征和測試 USB 3.0 和 USB 2.0 流量的主動(dòng)總線信號(hào)發(fā)動(dòng)。
? 為發(fā)送器測量提供測試點(diǎn)接入
? 為發(fā)送器和接收器驗(yàn)證和一致性測試提供 USB 3.0 規(guī)范要求的單端測量
? 使用主動(dòng)式探頭的差動(dòng)測量為除錯(cuò)和驗(yàn)證測試提供極佳的訊號(hào)質(zhì)量
? USB 3.0 電源探測特性能容易地進(jìn)行電源瞬時(shí)（power states）和穩(wěn)定性（steady state）測量
為實(shí)現(xiàn)更高的性能水平，USB 3.0 另外增加了 4 條互聯(lián)機(jī)。如此一來，整個(gè)配線系統(tǒng)就共有 8 條線，其中 4 條遵從 USB 2.0 規(guī)范和用于確保向下兼容性。另增的 4 條線配置為專門用于 USB 3.0 通信的 2 對線。它們采用全雙工工作模式，一對線發(fā)送，另一對線接收。
增加了10 倍的 USB 3.0 數(shù)據(jù)率，將能應(yīng)對測試發(fā)送器、接收器和配線系統(tǒng)的新挑戰(zhàn)。但也因此，在USB 3.0 標(biāo)準(zhǔn)高速測試的需求也就更加重要。
USB3.0 三大測試
發(fā)送器測試
在進(jìn)行 USB 3.0 發(fā)送器一致性測試時(shí)，必須使用相位匹配 SMA 電纜，在「兼容性通道」的末端用 SMA 終端的發(fā)送器信號(hào)測量。優(yōu)良的USB 3.0 測試夾具必須提供高性能的 USB 3.0 信號(hào)中間分路，以支持使用 SMA 終端的發(fā)送器和接收器測試。
在測試發(fā)送路徑時(shí)，必須用高速示波器測量采用規(guī)定碼型的傳輸波形。從而能進(jìn)行眼圖分析和測量信號(hào)的幅度、抖動(dòng)、平均數(shù)據(jù)率及上升∕下降時(shí)間。
接收器測試
USB 3.0 規(guī)定設(shè)備內(nèi)的誤碼計(jì)數(shù)器可以從內(nèi)部檢查接收器的誤碼性能。規(guī)范提供的測試模式包括將接收到的數(shù)據(jù)環(huán)回至設(shè)備發(fā)送器的能力。
測試接收器的靈敏度需要有可控制的訊號(hào)源或碼型產(chǎn)生器，以提供對被測接收器的校準(zhǔn)抖動(dòng)輸入。用集成的誤碼計(jì)數(shù)器進(jìn)行測量，需要用示波器或 BERT 讀取和解碼得到的結(jié)果。對異步回路工作模式中沒有內(nèi)部誤碼計(jì)數(shù)器的測試，則需要用 BERT 或協(xié)議分析儀評(píng)估得到的誤碼率。
這種誤碼計(jì)數(shù)器方法僅限于內(nèi)部設(shè)備能夠識(shí)別的一致性碼型。雖然這是足夠簡單的通過∕失敗測試，但對于除錯(cuò)和特性描述則是不夠的。
一般要通過接收器應(yīng)力測試描述 USB 設(shè)備在不同幅度和抖動(dòng)條件下的性能。這就要求碼型發(fā)生器能夠施加這些不同條件，包括對目標(biāo)誤碼率產(chǎn)生真實(shí)隨機(jī)抖動(dòng)的能力。
優(yōu)良的測試解決方案必須解決這些問題。對于 USB 3.0，必須產(chǎn)生所需要的碼型，包括在抖動(dòng)容限測試中向設(shè)備施加應(yīng)力的能力。以Agilent旗下方案為例，示波器和 Agilent N5990A測試自動(dòng)化軟件平臺(tái)能譯碼捕獲結(jié)果。也可在環(huán)回（loop back）工作模式中用 Agilent BERT 和 Ellisys的超速協(xié)議分析解決方案表征設(shè)備性能。Ellisys EX280 是集成于 N5990A 中的測試自動(dòng)化軟件；因此 JBERT 和 EX280 都是完全自動(dòng)化的。
通道測試
由于 USB 3.0 增加了帶寬和有更長的通道長度（channel lengths），因此需要對電纜、連接器和通道驗(yàn)證做更多的測試。
為確保設(shè)計(jì)符合差動(dòng)阻抗和斜扭（skew）目標(biāo)，TDR/TDT 測量是必不可少的。必須通過 VNA 測量精確驗(yàn)證達(dá)到回波損耗（return loss）、插入損耗（insertion loss）和近端∕遠(yuǎn)程串音（near/far end crosstalk）的要求。
選擇測試解決方案的關(guān)鍵
使用 USB – IF SigTest 實(shí)用程序與USB 3.0 電測試軟件所得到的測試結(jié)果，與在 USB-IF實(shí)驗(yàn)室所進(jìn)行的發(fā)送器一致性驗(yàn)證，必須得到一致的結(jié)果。
投資保障
由于USB-IF有明定USB3.0各項(xiàng)規(guī)格，一個(gè)優(yōu)良的USB 一致性測試解決方案，必需同時(shí)符合 USB-IF 所規(guī)定的一致性測試覆蓋要求，確?？蛻舨捎迷摻鉀Q方案時(shí)，通過測試的產(chǎn)品將完全符合最新標(biāo)準(zhǔn)。以Agilent的USB 3.0 SuperSpeed電性能驗(yàn)證和兼容性測試軟件U7243A 為例，即適用于 Infiniium 示波器，并采用 USB 3.0 rev 1.0 規(guī)范和測試規(guī)范草案中規(guī)定的測試方法和算法。
再者，因適用于總線標(biāo)準(zhǔn) USB、PCI Express、SATA 和 DisplayPort 測試的信號(hào)生成和分析能力，USB 解決方案必須提供投資保障。所有這些總線標(biāo)準(zhǔn)可使用同樣的發(fā)送器和接收器硬件，甚至要具有可升級(jí)帶寬、存儲(chǔ)器和應(yīng)用測試軟件的實(shí)時(shí)示波器。
自動(dòng)化 Rx 測試
抖動(dòng)容限曲線是了解接收器真實(shí)抖動(dòng)性能的關(guān)鍵。自動(dòng)化測試平臺(tái)不僅提供自動(dòng)的接收機(jī)兼容性測試，而且還提供包括抖動(dòng)容限的自動(dòng)接收器特性描述。它模擬真實(shí)條件，向 DUT 的規(guī)定部分人為施加特定特性的信號(hào)應(yīng)力。正確訊號(hào)源掃描可將測量時(shí)間減到最小。為確保儀器抖動(dòng)特性的驗(yàn)證和在測試前訊號(hào)連接的補(bǔ)償，自動(dòng)校準(zhǔn)能力是至關(guān)重要的。
測試夾具
USB 3.0 測試夾具提供 USB 3.0 兼容性測試要求的發(fā)送器和接收器測量點(diǎn)接入，從而有助于簡化 USB 3.0 測量過程。它有與示波器和 J-BERT 的直接 SMA 連接，以實(shí)現(xiàn)容易和精確的測量。它還包括至主動(dòng)式差動(dòng)探頭的探測連接，可用于表征和測試 USB 3.0 和 USB 2.0 流量的主動(dòng)總線信號(hào)發(fā)動(dòng)。
? 為發(fā)送器測量提供測試點(diǎn)接入
? 為發(fā)送器和接收器驗(yàn)證和一致性測試提供 USB 3.0 規(guī)范要求的單端測量
? 使用主動(dòng)式探頭的差動(dòng)測量為除錯(cuò)和驗(yàn)證測試提供極佳的訊號(hào)質(zhì)量
? USB 3.0 電源探測特性能容易地進(jìn)行電源瞬時(shí)（power states）和穩(wěn)定性（steady state）測量
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