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USB4.0的接收容限测试

对于USB4.0的接收端来说，主要进行的是接收容限测试，用于验证接收端在压力信号(StressedElectricalSignal)下的表现。具体的测试项目包括压力信号的误码率测试(BER)、突发误码率测试(MultiError-Burst)、频率偏差(FrequencyVariations)、回波损耗(ReturnLoss)等。

误码率的测试要在压力信号下进行，因此需要先用高速误码仪的码型发生器产生带预加重、正弦抖动(PJ)、随机抖动(RJ)、扩频时钟(SSC)、共模噪声(ACCM)的信号，并用高带宽示波器进行压力信号校准。校准完成后再把压力信号注入被测件，在不同的正弦抖动幅度和频率下进行误码率测试。在USB4.0的接收容限测试中，需要做两种场景的测试：Casel的测试中没有插入USB电缆，模拟链路损耗小的情况；Case2的测试中要插入2m USB3.0一致性测试数据；HDMI测试USB测试维保

3.USB4.0回波损耗测试高速串行信号传输速率越高，信号的射频微波化趋势就越明显，20Gb/s的数字信号的Nyquist频率已经高达10GHz。这种情况下，测试信号的时域指标已经越来越难以保证信号的质量；因此从Thunderbolt3.0开始，发送端在正常传输数据时的回波损耗测试也变成了一个必须的测试项目，USB4.0当然也不例外。USB4.0定义了发送端和接收端差分回波损耗及共模回波损耗四个测试项目。

USB4.0 回波损耗测试的实际连接和结果示意图。它需要 一台至少 20GHz 带宽、带 TDR 选件的网络分析仪，  同时被测体通 过 USB4ETT 软件和 USB4.0 Microcontroller 产生 PRBS31 的测试码型。 是德科技提供详细的操作步骤和网络分析仪设定文件 (State File) 供大家参考。 黑龙江多端口矩阵测试USB测试示波器在USB2.0一致性分析测试方案；

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。图3. 16展示了PD协议中定义的不同等级的供电能力 标准。

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(Link Training and Status State Machine)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(Compliance Mode ),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 USB2.0来说，一致性测试分为host，hub，device三种模式。

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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