眼图测试USB测试PCI-E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。USB3.0信号质量测试中的测试码型和LFPS信号？眼图测试USB测试PCI-E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。

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根据应用场景的不同，这个“Long Channel”的定义也不同。比如对于 A型接口5Gbps速率的主机的测试，它模拟的是3m长电缆+5英寸PCB走线的影响；对 于B型接口外设的测试，它模拟的是3m长电缆+11英寸PCB走线的影响。因此，USB3.x 的信号质量测试中，5Gbps速率下不同设备类型或者接口类型下嵌入的参考通道模型可能 不一样，测试结果也就可能不一样。但对于10Gbps信号来说，由于USB协会定义的主机 和外设端允许的通道损耗是对称的(都是8.5dB),所以对于主机和外设的测试来说，其嵌入 的通道模型就是一样的。

USB3.x发送端信号质量测试在进行USB3.x发送端信号质量测试时，会要求测试对象发出特定的测试码型，用实时示波器对该码型进行眼图分析，并测量信号的幅度、抖动、平均数据率及上升/下降时间等。虽然看起来好像比较简单，但实际上USB3.x针对超高速部分的信号测试与传统USB2.0的测试方法有较大的不同，包括很多算法的处理和注意事项。首先，由于USB3.x信号速率很高，且信号的幅度更小，因此测试中需要更高带宽的示波器。对于5Gbps信号的测试，推荐使用至少12.5GHz带宽的示波器；对于10Gbps信号的测试，推荐使用至少16GHz带宽的示波器。其次，对于USB3.x发送端测试，其测试的参考点不是像USB2.0那样只是在发送端的连接器上进行测试，还需要测试经过“一致性通道”(ComplianceChannel)或“参考通道”(ReferenceChannel)传输，并经参考均衡器均衡后的信号质量。通常把直接在发送端连接器上进行的测试叫作“ShortChannel”测试，把经过传输通道进行的测试叫作“LongChannel”测试。usb3.0的信号测试方法相对于USB2.0的区别；

新USB4标准新USB4标准引入了16种新的预置值，也就是说，发射机均衡现在有16种不同的组合。较USB 3.2发射机，这是一个很大的变化，前者支持1个前冲电平和3个加重电平。USB4采用双重角色数据操作，使主机到主机通信成为可能。USB4接收机测试和链路/通路初始化中的巨大差异之一，是它采用边带通道进行通信。USB4接收机测试不同于传统 USB 3. 2接收机测试。现在，USB4接收机测试采用机载误码计数器，来计算BER，因此我们现在需要USB4微控制器，来同时执行发射机测试和接收机测试。USB2.0一致性测试环和报告解读；眼图测试USB测试PCI-E测试

USB主机的低速和全速信号质量测试时的连接；眼图测试USB测试PCI-E测试

性能特点USB2.0USB3.0USB3.1USB3.2USB4.0

发布时间2000年2008年2013年2017年2019年

比较高接口速率480Mbps5Gbps(Genl)10Gbps速率(Gen2)20Gbps(Gen2x2)40Gbps(Gen3x2)

连接器Type-A/B/CType-A/B/CType-A/B/CType-CType-CRetimer(中继器)无定义无定义无定义支持支持2级

编码方式无8b/10b128b/132b128b/132b128b/132b

典型电缆长度5m3mlm1m有源电缆1m,0.8m,有源电缆发送端预加重无2阶预加重3阶预加重3阶预加重3阶(16种预设值)

接收端均衡方式无CTLE(2种强度)CTLE(7种强度)+DFECTLE(7种强度)+DFECTLE(10种强度)+DFE

克劳德高速数字信号测试实验室

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