北京数字信号USB物理层测试

时间:2023年12月24日 来源:

USB(UniversalSerialBus2.0,通用串行总线)是一种应用在计算机领域的新型接口技术。USB接口具有传输速度更快,支持热插拔以及连接多个设备的特点。已经在各类外部设备中的被采用。USB接口有四(五)种:USB1.1,USB2.0,USB3.0和USB3.1(3.1Gen1和3.1Gen2)。理论上USB1.1的传输速度可以达到12Mbps,而USB2.0则可以达到速度480Mbps,并且可以向下兼容USB1.1。早在1995年,就已经有个人电脑带有USB接口了,但由于缺乏软件及硬件设备的支持,这些个人电脑的USB接口都闲置未用。1998年后,随着微软在Windows98中内置了对USB接口的支持模块,加上USB设备的日渐增多,USB接口才逐步走进了实用阶段。这几年,随着大量支持USB的个人电脑的普及,USB逐步成为个人电脑的标准接口已经是大势所趋。在主机端,推出的个人电脑几乎100%支持USB;而在外设端,使用USB接口的设备也与日俱增,例如数码相机、扫描仪、游戏杆、磁带和软驱、图像设备、打印机、键盘、鼠标等等。USB 3.0一致性测试方法?北京数字信号USB物理层测试

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USB3.0、USB3.1、USB3.2、USB4.0每一代的数据速率都有非常大的提升。需要注意的是,在USB3.1规范推出后,之前USB3.0中定义的5Gbps速被称为Genl速率,新定义的10Gbps被称为Gen2速率。而在2019年发布的USB4.0规范中,新增的20Gbps速率被称为Gen3速率。USB3.0和之后的标准都采用了双总线架构(图3.1),即在USB2.0的基础上增加了超高速总线部分。超高速总线的信号速率达到5Gbps、10Gbps甚至20Gbps,采用全双工方式工作。以PC上普遍使用的Type-A连接器为例,为了支持更高速率的信号传输,就在原有USB2.0的4根线(Vbus、Gnd、D+、D-)基础上新增加了5根信号线,包括2对差分线和1根屏蔽地线(如果是Type-C连接器则增加更多)。原来的4根线完全兼容原来的USB2.0设备;新增的这两对差分线采用全双工作模式,一对线负责发送,另一对线负责接收,发送和接收都可实现5Gbps或以上速率的数据传输。克劳德高速数字信号测试实验室地址:深圳市南山区南头街道中祥路8号君翔达大厦A栋2楼H区北京数字信号USB物理层测试进行USB 2.0 物理层测试?

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USB接口测试USB3.0测试USB-IF标准随着USB技术在消费电子产品和其他电子产品上的快速发展和普及应用,USB性能规范和符合性测试变得越来越重要。如果生产商希望在产品上粘贴符合USB-IF标准的USB认证标志,任何附有USB端口的产品,例如电脑、手机、音视频产品以及其他电子设备等都必须进行USB测试。是获得认可的测试实验室,完全符合USB-IF的标准,可帮助制造商获得USB认证,并在产品上粘贴USB标志。为满足行业发展的需要,提供的USB测试服务,包括USB一致性测试、USB性能测试以及USB产品调试实验室租赁服务。测试服务USB测试服务包括:高速、全速、低速USB设备测试外部装置主机内插卡集线器系统集成电路电线组件连接器USBOTG

为了模拟传输通道对信号的影响,USB协会提供了相应的测试夹具。每套测试夹具由很多块组成,可以模拟相应的PCB走线并在中间插入测试电缆。这些测试夹具通过组合可以进行发送信号质量的测试,也可以进行接收容限的测试,或者进行接收容限测试前的校准。图3.4是USB协会提供的针对10Gbps的A型接口主机及Micro-B型接口外设的测试夹具。除了使用真实的测试夹具和电缆来模拟传输通道对信号的影响外,实际测试中还可以用示波器的S参数嵌入功能来模拟加入传输通道影响,这样可以简化测试连接,也避免了夹具反复插拔造成的特性变化。图3.5是使用夹具直接引出信号,并通过示波器中的S参数嵌入功能进行通道嵌入的典型的USB3.0的信号质量测试环境。USB物理层测试是否需要考虑对自校准能力的测试?

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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。USB物理层测试是否需要考虑对USB Type-C接口的测试?北京数字信号USB物理层测试

USB物理层测试是否需要特定的测试环境?北京数字信号USB物理层测试

测试系统搭建和介绍任何测试系统的搭建都是以测试目的为导向的,在测试之前一定要明确测试目的。对于完整的USB2.0信号完整性测试,需要对TX端和RX端都进行完整的测试,但是对于大多数厂商来讲,可能只能完成基本的TX端测试。我们这个测试也只对TX端进行测试,所以测试的系统就是一台示波器、DUT、测试夹具和测试线缆。示波器:TektronixTDS7704B,带宽为7GHz,采样率为20GS/s;测试探针:TektronixP7330/P7240USB2.0testfixture;测试夹具:TDSUSBFUSB2.0ComplianceTestFixtureWithPowerAdapter;测试软件:•USBHighSpeedElectricalTestToolRev:1.10;•TDSUSB2TestPackageApplicationV3.0.2;Tektronix的USB2.0发送端一致性测试软件TDSUSB2可以支持嵌入(Embed)、去嵌入(De-embed)的功能,这对研发工程师的作用非常大。在软件中还直接内置提供Host和Device的一致性通道传递函数,可以嵌入一致性通道模型,完成对一致性测试的要求,这主要体现在包含了测试过程中加入了长通道和短通道的S参数在其中,这时不管你是做的Host端的产品还是Device端的产品,只要在测试时选择对应参数即可真实的使用情况。这样也符合一致性测试规范。北京数字信号USB物理层测试

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