陕西USB物理层测试系列
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物理层测试是否涵盖对噪声和干扰的测试？陕西USB物理层测试系列
USB2.0测试的目的是确保USB2.0设备在数据传输和供电方面的性能和功能符合规范，并能够稳定可靠地工作。以下是USB2.0测试的重要性：确保数据传输质量：USB2.0设备通过USB接口进行数据传输，测试可以验证设备的数据传输速率和稳定性。这有助于确保设备能够快速、准确地传输数据，避免数据丢失或损坏，提高数据传输质量。保证供电能力：USB2.0接口不仅用于数据传输，还可以为许多设备提供电源供应。USB2.0测试可以确保设备的电源输出稳定，电压和电流在规定范围内，从而保证设备能够正常供电，并满足设备的电力需求。陕西USB物理层测试系列如何测试USB接口的传输线路的串扰程度？
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。
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USB物理层测试是否需要考虑差分信号的匹配性？
基于Type-C接口还可以更好地支持Power Delivery技术，以实现更智能强大的 充电能力。即插即用、数据传输与充电合一是USB接口的一个重要特征。在USB2.0时 代，USB接口可以支持2.5W的供电能力(5V/500mA),到USB3.0时代提高到了4.5W (5V/900mA),但这样的供电能力对于笔记本或者一些稍大点的电器都是不够的。由于一 些产品的质量问题，也出现过充电过程中起火烧毁的事故。为了支持更强大的充电能力，同 时避免安全隐患，USB3.1标准中引入了Power Delivery协议(即PD协议),一方面允许更 大范围的供电能力(比如5V/2A、12V/1.5A、12V/3A、12V/5A、20V/3A、20V/5A),另一方 面要通过CC线进行PD的协商以了解线缆和对端支持的供电能力，只有协商成功后才允 许提供更高的电压或工作电流。展示了PD协议中定义的不同等级的供电能力 标准。如何测试USB 3.0接口的超速模式？陕西USB物理层测试系列
USB物理层测试是否需要考虑对USB Type-C接口的测试？陕西USB物理层测试系列
此外，在USB4中，我们要参考路由器主机或路由器设备组件通道预算。利好是我们在执行USB4一致性测试时（其在TP2和TP3测试点上执行），TP2和TP3测试点的连接或设置仍是一样的。新的测试要求和挑战USB4中出现了许多新的测试要求，同时带来了需要解决的对应的测试挑战。第一步是发射机预置校准(Transmitter Present Calibration),这是发射机测试的前提步骤。在这一测试中，我们捕获全部16个预置波形，然后测量数据确定性抖动 (DDJ)。在USB4中，在通路初始化过程中，接收机会请求改变预置值，对被测参数可能并不会使用比较好的预置值。因此，比较好先验证和测量所有其他预置值，然后再执行发射机测试。陕西USB物理层测试系列
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