USB测试信号完整性测试

每一代USB新的标准推出，都考虑到了对前一代的兼容能力，但是一些新的特性可能只能在新的技术下支持。比如USB3.2的X2模式、USB4.0的20Gbps速率、更强的供电能力及对多协议的支持等，都只能在新型的Type-C连接器上实现。由于USB总线的信号速率已经很高，且链路损耗和链路组合的情况非常复杂，所以给设计和测试验证工作带来了挑战，对于测试仪器的功能和性能要求也与传统的USB2.0差别很大。下面将详细介绍其相关的电气性能测试方法。由于涉及的标准众多，为了避免混淆，我们将把USB3.0、USB3.1、USB3.2标准统称为USB3.x,并与USB4.0标准分开介绍。USB主机的低速和全速信号质量测试时的连接；USB测试信号完整性测试

对于捕获到的数据波形的分析，可以使用USB协会提供的Sigtest软件或者示波 器厂商的自动测试软件。Sigtest是USB协会提供的进行USB3.0等总线分析的官方分析 软件，但是需要用户手动捕获码型、切换码型、进行示波器触发设置等，操作比较烦琐，且设 置不对可能影响捕获的波形或分析的结果。

由于USB3.x的测试涉及被测件类型、速率、均衡器、测试脚本调用、传输通道设置等非 常多的因素，而且不同的测试项目需要在不同的测试码型下进行，设置不当可能测试结果完 全不对，所以 一般建议使用用的自动测试软件配合示波器进行测试。图3 . 7是在示波器 中安装的USB3 . x自动测试软件的设置界面。通常用户只需根据设置向导选择相应的测试项目，然后按照向导连接DUT并把DUT设置成正确的模式即可自动运行测试，软件会自 动捕获波形并测试生成html格式的测试报告。测试软件中还会自动调用设置好的通道模 型和均衡器，以及内置的USB协会发布的SigTest脚本，从而简化了手动操作，并可以 保证测试算法完全符合USB协会对信号分析的要求。 DDR测试USB测试故障USB3.0电缆眼图仿真和均衡仿真；

USB4.0 标准定义了非常详细、复杂的发送端测试要求，需要对每 个 Type-C 口、每一条 lane、每一种速率下信号做 Preset Calibration、 Equalization Calibration； 然 后以次为基础，  测试所有抖动 (TJ/UDJ/ DDJ/LPUDJ/DCD)、眼图、上升时间 / 下降时间、  SSC 等指标； 并 且每一个测试都伴随着测试码型的切换。。。如果用手动方式，  做 一次完整的测试，  这几乎是不可能的任务。是德科技 D9040USBC 一致性测试软件完美地解决了整个问题。如下所示，可以将示波 器作为控制 PC，  USB-IF 的 USB4ETT 软件安装在示波器上，  USB4.0 Microcontroller 也连在示波器上。这样 D9040USBC 软件就可以利用 USB4ETT command line interface，通过 USB4.0 Microcontroller 在捕获 / 分析完所需的信号后，  控制被测体产生下一个测试项目所需的测 试码型。从而形成一个闭环的全自动化测试解决方案

USB4.0的发送端信号质量测试

在 发 送 端 测 试 中 ， 需 要 用 U S B 4 . 0 的 测 试 夹 具 在 T P 2 点 ( 即 T y p e - C 的 输 出 接 口 ) 把 被 测 信 号 引 出 ， 并 接 入 示 波 器 测 试 ， 测 试 中 示 波 器 会 通 过 软 件 嵌 入 传 输 通 道 ( 对 G e n 2 速 率 是 嵌 入 2 m 电 缆 ， 对 G e n 3 速 率 是 嵌 入 0 . 8 m 电 缆 ) 的 影 响 ， 并 用 模 仿 接 收 端 的 均 衡 器 对 信 号 均 衡 后 再 进 行 眼 图 相 关 参 数 的 测 试 。 U S B 4 . 0 的 数 据 速 率 很 高 ， 对 于 G e n 2 速 率 的 主 机 和 外 设 测 试 来 说 ， 测 试 规 范 建 议 使 用 至 少 1 6 G H z 带 宽 的 示 波 器 ； 对 于 G e n 3 速 率 的 主 机 和 外 设 测 试 来 说 ， 测 试 规 范 建 议 使 用 至 少 2 1 G H z 带 宽 的 示 波 器 。 图 3 . 3 2 是 典 型 U S B 4 . 0 的 发 送 端 信 号 质 量 测 试 环 境 ， 测 试 中 通 过 测 试 夹 具 连 接 被 测 件 和 示 波 器 ， 并 通 过 U S B 4 的 控 制 器 控 制 被测件发出不同的预加重的测试码型 。 usb2.0信号质量测试系统；

（1）速度快：接口的传输速度高达480 Mbit／s，完全能满足高速数据交换的要求；  （2）连接简单快捷：所有的 USB设备利用通用的连接器，无需打开主机机箱就可简单方便地连人计算机，实现热拔插；  （3）无需外接电源：USB电源向低压设备提供 5V电源；  （4）有不同的带宽和连接距离：USB 2．0提供全速与高速 2种传输数率规格，使用户有足够的带宽供新的外设使用；  （5）良好的兼容性：系统检测到 1．1版本的接口类型时，会自动按照 12 Mbit／s的速度传输 ，而其他采用2．0版本的外设还是能以2．0所规定的速率传输。USB3.0一致性测试环境；HDMI测试USB测试系列

USB2.0一致性测试内容；USB测试信号完整性测试

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。USB测试信号完整性测试