自1995年USB1 .0 的规范发布以来, USB(Universal Serial Bus)接口标准经过了20多 年的持续发展和更新,已经成为PC和外设连接使用的接口。USB历经了多年的发 展,从代的USB1 .0低速(Low Speed) 、USB1 . 1全速(Full Speed)标准,逐渐演进到第 2代的USB2 .0高速(High Speed)标准和第3代的USB3 .0超高速(Super Speed)标准。这 些标准目前都已经得到的应用。
后来,为了应对eSATA 、ThunderBolt等标准对USB标准的威胁, USB协会又分别在 2013年和2017年发布了USB3. 1及USB3.2的标准。在USB3. 1标准中新定义了10Gbps 速率以及对Type-C接口的支持;在USB3.2标准中,又基于Type-C接口提供了对X2模 式的支持,可以通过收发方向各捆绑2条10Gbps的链路实现20Gbps的数据传输。而新 的USB4.0标准已经于2019年发布,可以通过捆绑2条20Gbps的链路实现40Gbps的接 口速率。表3. 1是USB各代总线的技术对比。
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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。 江苏USB测试代理商USB2.0一致性测试环和报告解读;
USB4.0 的 规范 是 2021 年 5 月份发 布 的 ”USB4 Specification Version 1.0 with Errata and ECN through Oct. 15, 2020”;测 试 规 范 是 2021 年 7 月 份 发 布的 ”USB4 Electrical Compliance Test Specification V1.02”。
因为 USB4.0 需要支持有源电缆和无源电缆两种应用场景, 针对 的测试点分别是 TP2 和TP3, 即通俗讲的近端测试和远端测试。 在进行远端测试时,需要考虑无源电缆的影响。因为一根实体的 无源电缆很难完整的表征所有恶劣的场景, 包括插入损耗、回 波损耗、串扰等,为了保证测试的一致性和可重复性,发动端测 试都是用软件的算法, 利用示波器嵌入 S 参数 / 传递函数的方式, 实现参考链路的模拟。同时, 为了保证测试精度, USB4.0 要求示 波器在进行信号捕获前,需要通过去嵌 (De-embedded) 的方式去除 测试电缆的影响。
4.USB4.0Sideband信号测试因为USB4.0需要通过Type-C连接器的SBU1、SBU2等sideband信号完整复杂的初始化和协议控制,所以测试规范对它们的电气特性测试做了详细的要求。这部分测试比较简单,使用通用示波器和万用表就可以很方便的完成,感兴趣的同学可以直接参考测试规范。
小结:是德科技提供了完整的 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。并且,这些方案 已经在实际中得到验证, 表现优异。 USB3.0测试信号的波形;
和发送端测试类似, USB4.0 需要支持有源电缆 (Case 1) 和无源电 缆 (Case 2) 两种应用场景,接收端对应的测试点分别是 TP3’和 TP3。既然信号源需要提供一个标准的符合规范的压力信号进行 接收端测试, 就必须采用示波器对压力信号进行校准, 保证信号 源发出的信号经过不同的夹具、电缆后到达测试点各压力成分均 满足规范的要求。同时在接收端测试时, 我们需要准备两条被 USB-IF 协会认证过的无源电缆, 2M 长的 USB4.0 Gen2(10Gb/s) 无源 电缆和 0.8M 长的 USB4.0 Gen3(20Gb/s) 无源电缆, 模拟恶劣的链 路环境。USB3.0一致性测试环境;上海USB测试
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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 10bit ADC,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。 辽宁USB测试维修价格
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