广东USB物理层测试一致性测试

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USB4.0电气测试主要包括以高性能示波器为基础的发送端测试、以误码仪为基础的接收端测试。广东USB物理层测试一致性测试

从2015年到现在，是德科技基于磷化铟(InP)工艺的Infiniium系列高带宽示波器，凭借其优异的低噪声、低抖动底噪等硬件性能和的尾部拟合”Tail-fit”抖动分离算法等软件，一直是被Intel和Thunderbolt认证实验室认可和批准使用的高带宽示波器。进入到USB4.0时代，大家如果仔细通读每一个版本的测试规范，都可以发现，所以的仪表截屏、设定和算法，采用的都是德科技高带宽示波器。2019年，是德科技基于第二代磷化铟(InP工艺，推出了110GHz带宽，256GSa/s采样率，硬件10bitADC，25fs抖动底噪的UXR系列示波器，将高速信号量测精度推到了另外一个高度。如下所示，是是德科技UXR示波器和已是业内的是德科技V系列示波器，测试同一个USB4.0信号的测试结果比较，UXR示波器提供了更优的信号测试余量。广东USB物理层测试项目USB物理层测试是否包括对引脚功能的测试？

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(LinkTrainingandStatusStateMachine)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(ComplianceMode),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

要测试USB2.0设备的电源输出和充电性能，可以按照以下步骤进行：选择合适的测试仪器：选择适用于电源输出和充电测试的测试仪器，如功率计、电流表、电压表等。确保这些仪器符合测量要求，并具备足够的精度和准确度。测试电源输出：连接要测试的USB2.0设备到计算机或电源适配器，确保设备正常工作并供电。使用功率计测量设备的电源输出功率。将功率计插入到设备和电源之间，并记录输出功率值。检查输出功率是否在设备规格范围内。根据设备规格，验证输出功率是否满足要求。USB4.0 电气测试方案，包括发送端测试、接收端测试、回波损耗测试Sideband信号测试。

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眼图测试方法 USB3.0物理层测试 USB3.0眼图测试。广东USB物理层测试一致性测试

USB物理层测试是否需要考虑差分信号的匹配性？广东USB物理层测试一致性测试

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。广东USB物理层测试一致性测试