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USB 3.0 測試解決方案
 

【作者: 安捷倫科技】   2010年02月23日 星期二

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為實現更高的性能水準,USB 3.0 另外增加了 4 條互連線。如此一來,整個配線系統就共有 8 條線,其中 4 條遵從 USB 2.0 規範和用於確保向下兼容性。另增的 4 條線配置為專門用於 USB 3.0 通信的 2 對線。它們採用全雙工工作模式,一對線發送,另一對線接收。



增加了10 倍的 USB 3.0 數據率,將能應對測試發送器、接收器和配線系統的新挑戰。但也因此,在USB 3.0 標準高速測試的需求也就更加重要。



USB3.0 三大測試


發送器測試


在進行 USB 3.0 發送器一致性測試時,必須使用相位匹配 SMA 電纜,在「相容性通道」的末端用 SMA 終端的發送器信號測量。優良的USB 3.0 測試夾具必須提供高性能的 USB 3.0 信號中間分路,以支持使用 SMA 終端的發送器和接收器測試。



在測試發送路徑時,必須用高速示波器測量採用規定碼型的傳輸波形。從而能進行眼圖分析和測量信號的幅度、抖動、平均數據率及上升∕下降時間。



接收器測試


USB 3.0 規定設備內的誤碼計數器可以從內部檢查接收器的誤碼性能。規範提供的測試模式包括將接收到的數據環回至設備發送器的能力。



測試接收器的靈敏度需要有可控制的訊號源或碼型產生器,以提供對被測接收器的校準抖動輸入。用集成的誤碼計數器進行測量,需要用示波器或 BERT 讀取和解碼得到的結果。對非同步迴路工作模式中沒有內部誤碼計數器的測試,則需要用 BERT 或協定分析儀評估得到的誤碼率。



這種誤碼計數器方法僅限於內部設備能夠識別的一致性碼型。雖然這是足夠簡單的通過∕失敗測試,但對於除錯和特性描述則是不夠的。



一般要通過接收器應力測試描述 USB 設備在不同幅度和抖動條件下的性能。這就要求碼型發生器能夠施加這些不同條件,包括對目標誤碼率產生真實隨機抖動的能力。



優良的測試解決方案必須解決這些問題。對於 USB 3.0,必須產生所需要的碼型,包括在抖動容限測試中向設備施加應力的能力。以Agilent旗下方案為例,示波器和 Agilent N5990A測試自動化軟體平台能解碼捕獲結果。也可在環回(loop back)工作模式中用 Agilent BERT 和 Ellisys的超速協議分析解決方案表徵設備性能。Ellisys EX280 是集成於 N5990A 中的測試自動化軟體;因此 JBERT 和 EX280 都是完全自動化的。



通道測試


由於 USB 3.0 增加了頻寬和有更長的通道長度(channel lengths),因此需要對電纜、連接器和通道驗證做更多的測試。



為確保設計符合差動阻抗和斜扭(skew)目標,TDR/TDT 測量是必不可少的。必須通過 VNA 測量精確驗證達到回波損耗(return loss)、插入損耗(insertion loss)和近端∕遠端串音(near/far end crosstalk)的要求。



選擇測試解決方案的關鍵


使用 USB – IF SigTest 實用程序與USB 3.0 電測試軟件所得到的測試結果,與在 USB-IF實驗室所進行的發送器一致性驗證,必須得到一致的結果。



投資保障


由於USB-IF有明定USB3.0各項規格,一個優良的USB 一致性測試解決方案,必需同時符合 USB-IF 所規定的一致性測試覆蓋要求,確保客戶採用該解決方案時,通過測試的產品將完全符合最新標準。以Agilent的USB 3.0 SuperSpeed電性能驗證和相容性測試軟體U7243A 為例,即適用於 Infiniium 示波器,並採用 USB 3.0 rev 1.0 規範和測試規範草案中規定的測試方法和算法。



再者,因適用於總線標準 USB、PCI Express、SATA 和 DisplayPort 測試的信號生成和分析能力,USB 解決方案必須提供投資保障。所有這些匯流排標準可使用同樣的發送器和接收器硬件,甚至要具有可升級頻寬、存儲器和應用測試軟體的即時示波器。



自動化 Rx 測試


抖動容限曲線是瞭解接收器真實抖動性能的關鍵。自動化測試平台不僅提供自動的接收機相容性測試,而且還提供包括抖動容限的自動接收器特性描述。它模擬真實條件,向 DUT 的規定部分人為施加特定特性的信號應力。正確訊號源掃描可將測量時間減到最小。為確保儀器抖動特性的驗證和在測試前訊號連接的補償,自動校準能力是至關重要的。



測試夾具


USB 3.0 測試夾具提供 USB 3.0 相容性測試要求的發送器和接收器測量點接入,從而有助於簡化 USB 3.0 測量過程。它有與示波器和 J-BERT 的直接 SMA 連接,以實現容易和精確的測量。它還包括至主動式差動探頭的探測連接,可用於表徵和測試 USB 3.0 和 USB 2.0 流量的主動匯流排信號發動。



• 為發送器測量提供測試點接入



• 為發送器和接收器驗證和一致性測試提供 USB 3.0 規範要求的單端測量



• 使用主動式探頭的差動測量為除錯和驗證測試提供極佳的訊號品質



• USB 3.0 電源探測特性能容易地進行電源暫態(power states)和穩定性(steady state)測量



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