电气性能测试USB测试调试

USB4.0的接收容限测试

对于USB4.0的接收端来说，主要进行的是接收容限测试，用于验证接收端在压力信号(StressedElectricalSignal)下的表现。具体的测试项目包括压力信号的误码率测试(BER)、突发误码率测试(MultiError-Burst)、频率偏差(FrequencyVariations)、回波损耗(ReturnLoss)等。

误码率的测试要在压力信号下进行，因此需要先用高速误码仪的码型发生器产生带预加重、正弦抖动(PJ)、随机抖动(RJ)、扩频时钟(SSC)、共模噪声(ACCM)的信号，并用高带宽示波器进行压力信号校准。校准完成后再把压力信号注入被测件，在不同的正弦抖动幅度和频率下进行误码率测试。在USB4.0的接收容限测试中，需要做两种场景的测试：Casel的测试中没有插入USB电缆，模拟链路损耗小的情况；Case2的测试中要插入2m USB2.0一致性测试环和报告解读；电气性能测试USB测试调试

新USB4标准新USB4标准引入了16种新的预置值，也就是说，发射机均衡现在有16种不同的组合。较USB 3.2发射机，这是一个很大的变化，前者支持1个前冲电平和3个加重电平。USB4采用双重角色数据操作，使主机到主机通信成为可能。USB4接收机测试和链路/通路初始化中的巨大差异之一，是它采用边带通道进行通信。USB4接收机测试不同于传统 USB 3. 2接收机测试。现在，USB4接收机测试采用机载误码计数器，来计算BER，因此我们现在需要USB4微控制器，来同时执行发射机测试和接收机测试。信号完整性测试USB测试项目USB2.0USB3.0测试方法区别？

由于数据速率提升，能够支持的电缆长度也会缩短。比如USB2.0电缆长度能够达到5m,USB3.0接口支持的电缆长度在5Gbps速率下可以达到3m,USB3.1在10Gbps速率下如果不采用特殊的有源电缆技术只能达到1m。USB4.0标准中通过提升芯片性能，在10Gbps速率下可以支持2m的电缆传输，而在20Gbps速率下也能支持0.8m的无源电缆。随着新的更高速率接口的产生，原有的USB连接器技术也在不断改进。图3.2是一些类型的USB2.0和USB3.0连接器类型。其中，Type-C是随着USB3.x标准推出的新型高性能连接器，也可以向下兼容提供USB2.0的连接。

对于不同类型连接器的主机、设备、电缆来说，其传输通道损耗的要求也不一样。图3.3 是USB3. 1标准中各种速率和接口类型组合对于链路损耗的要求(损耗值对应的是Nyquist 频点，即信号数据速率的1/2频率处),在具体电路设计和测试中可以参考。

和发送端测试类似，  USB4.0 需要支持有源电缆 (Case 1) 和无源电 缆 (Case 2) 两种应用场景，接收端对应的测试点分别是 TP3’和 TP3。既然信号源需要提供一个标准的符合规范的压力信号进行 接收端测试，  就必须采用示波器对压力信号进行校准，  保证信号 源发出的信号经过不同的夹具、电缆后到达测试点各压力成分均 满足规范的要求。同时在接收端测试时，  我们需要准备两条被 USB-IF 协会认证过的无源电缆，  2M 长的 USB4.0 Gen2(10Gb/s) 无源 电缆和 0.8M 长的 USB4.0 Gen3(20Gb/s) 无源电缆，  模拟恶劣的链 路环境。USB3.0电缆眼图仿真和均衡仿真；

USB4.0 的 规范 是 2021 年 5 月份发 布 的 ”USB4 Specification Version 1.0 with Errata and ECN through Oct. 15, 2020”；测 试 规 范 是 2021 年 7 月 份 发 布的 ”USB4 Electrical Compliance Test Specification V1.02”。

因为 USB4.0 需要支持有源电缆和无源电缆两种应用场景，  针对 的测试点分别是 TP2 和TP3，  即通俗讲的近端测试和远端测试。 在进行远端测试时，需要考虑无源电缆的影响。因为一根实体的 无源电缆很难完整的表征所有恶劣的场景，  包括插入损耗、回 波损耗、串扰等，为了保证测试的一致性和可重复性，发动端测 试都是用软件的算法，  利用示波器嵌入 S 参数 / 传递函数的方式， 实现参考链路的模拟。同时，  为了保证测试精度，  USB4.0 要求示 波器在进行信号捕获前，需要通过去嵌 (De-embedded) 的方式去除 测试电缆的影响。 USB3.0连接器的阻抗测试；电气性能测试USB测试调试

克劳德示波器USB2.0测试方案；电气性能测试USB测试调试

USB3.x的测试码型和LFPS信号在测试过程中，根据不同的测试项目，被测件需要能够发出不同的测试码型，如表3.2所示。比如CPO和CP9是随机的码流，在眼图和总体抖动(TJ)的测试项目中就需要被测件发出这样的码型；而CP1和CP10是类似时钟一样跳变的数据码流，可以用于扩频时钟SSC以及随机抖动(RJ)的测试。还有一些码型可以用于预加重等项目的测试，供用户调试使用。

根据USB3 . 1 的LTSSM(Link Training and Status State Machine)状态机的定义( 图3. 8),  在通过上下拉电阻检测到对端的50Ω负载端接后，被测件就进入Polling(协商)阶段。在这 个阶段，被测件会先发出Polling.LFPS的码型和对端协商(LFPS的测试，后面我们还会提 到),如果对端有正常回应，就可以继续协商直至进入Uo的正常工作状态；但如果对端没 有回应(比如连接示波器做测试时),则被测件内部的状态机就会超时并进入一致性测试模 式(Compliance Mode ),在这种模式下被测件可以发出不同的测试码型以进行信号质量的 一致性测试 电气性能测试USB测试调试