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标题: 手把手教你如何进行USB3.0接收机测试3 [打印本页]

作者: 海洋狂吻 时间: 2014-1-3 17:20 标题: 手把手教你如何进行USB3.0接收机测试3

使用AWG进行接收机合规性测试
检定接收机的主要依据是确定有效误码率。通过使用AWG7000之类码型发生器的自动功能，已知码型被发送到接收机上，在接收机比较器之后检验数据。数据在外部通过接收机内部环回机制校验。接收机测试的一个挑战是生成要求的测试码型，在被测器件内部发起测试模式。这些测试模式包括强迫发射机“重复”检测到的数据，在重新定时后，通过发射机发出，然后调用内部误码检测状态。任意波形发生器(AWG)的优势是能够顺序经过要求的链路训练，可以进入接收机环回，发出环回误码率测试(BERT)命令。图3和图4显示了在AWG顺序通过下面的步骤时，在测试发起和误码检测中使用环回BERT方法测试主机的流程实例。泰克DSA70000实时示波器可以采集和解码接收机发出的误码数。

除内部BERT方法外，还可以使用外部误码检测来检定接收机。USB 3.0在主机和设备之间要求不同的参考时钟，这会导致不同的本地时钟速度。SKP有序集合用来补偿链路内部的时钟定时偏置。接收机对符号的临时缓冲使用弹性缓冲器处理。弹性缓冲器必须有足够的深度，以处理极端的时钟差异，包括SSC的影响。由于主机和设备之间容许的最大频率范围为+/-300 ppm，同时考虑到SSC的影响(0到-5000 ppm)，这导致最大频率偏置范围为+300到-5300 ppm。如前所述，USB 3.0接收机包括内部误码检测功能。内部误码检测为执行接收机测试提供了经济的方案。但它有一个局限性，即其码型使用的灵活性差，因为只有CP0码型(加扰的D0.0)支持码型识别。可以使用外部误码检测，测试其它码型，如CJTPAT或PRBS码型，但前提是误码检测器支持使用的码型。为验证外部环回，有两种方法：同步误码检测和异步误码检测。同步误码检测意味着码型发生器和误码检测器在时间上对应共同的参考时钟，因此要逐个比特评估接收机。异步误码检测不要求参考时钟，通过删除或插入空闲字符(如SKP)，可以执行符号错误检测。误码检测仪器是一种协议分析仪，除误码检测外，还能够执行各种其它功能，如业务监测、仿真主机、执行链路训练。

通道仿真和自动化
由于5 Gb/s信令、长主机通道和电缆，这导致接收机上眼图闭合，要求均衡。测试规范开发者规定了通道要求，既要能够根据最坏情况条件执行测试，又要足够实用，使得工程师能够以经济高效的方式设计和制造产品。在创建通道模型和预算后，将验证产品，保证实际物理层性能与预计结果相符。软件仿真工具提供了许多自由度，可以迅速建模及进行边角情况测试。但在某个点上，模型必须生成到要检验的物理通道中。通常参考设计在PCB上制成，这个PCB提供了与规范类似的电气特点。

在硬件中创建通道模型的另一种方法是把模型转换成一个差分S参数文件，使用信号发生器的测试码型对通道求卷积，包括幅度和相位效应。通过这种方法，工程师可以使用特定通道要求驱动被测器件，这些要求不仅是变化的，也是可重复的。市场上有多种软件工具，如泰克SerialXpress和BERTScope BSAUSB3，通过把所有损伤集成到一个信号中，可以自动为USB 3.0接收机测试生成复杂的信号。可以同时增加复杂的抖动成分，如Rj、Sj、ISI、自定义SSC调制配置、精细粒度的ISI标度(如12英寸与12.1英寸PCB轨迹)和预加重，创建真实世界环境中经常看到的复杂通道模型。图5和图6说明了使用USB3接收机自动测试工具实现统一码型生成和设备控制的实例。

图5. AWG7000的SerialExpress设置屏幕。

图6. BSAUSB3自动软件设置屏幕。

通道测量
一致性测试
在5 Gb/s数据速率下，影响信号上升时间、脉宽、定时、抖动或噪声内容的任何东西都会影响系统级可靠性。为了保证信号完整性，必需了解和控制信号流经的传输环境中的阻抗和损耗。不匹配和变化可能会导致反射，整体降低信号质量。USB 3.0通道一致性测试帮助消除性能劣化的潜在来源。下面列出了要求的USB 3.0通道测量。DSA8200采样示波器、80E04 TDR模块及IConnect测量软件和A/B插座测试夹具提供了完整的通道一致性测试解决方案。
1. 阻抗
2. 对内时延
3. 差分插入损耗
4. 差分回波损耗
5. 差分近端串扰
6. USB3.0对和USB2.0对之间的差分串扰
7. 差分到共模转换

图7. DSA8200采样示波器，装有IConnect TDR/S参数测量软件。

图8. TDR揭示阻抗不连续点。

图9. 4x4矩阵描述了计算4端口S参数的公式体系。

图10. 差分和共模激励和响应。

检定和调试
阻抗测量是相对的，通过比较反射幅度与入射幅度得出。现代TDR仪器执行所有计算，比对入射幅度和反射幅度与报告的rho(反射系数)或欧姆值。图8显示了在入射TDR阶跃从连接器移向轨迹末端、直到开路时相对于特性阻抗Z0的阻抗变化。注意这个过程的精度与TDR信号源的参考阻抗高度相关，在本例中为Z0。

S参数(散射参数)在描述频域网络性能中变得越来越常用。它们用每个端口上的入射波和反射波定义，描述了存在的与频率有关的功率或电压。图9表明了相对于每个端口的单端入射电压和返回电压。图10说明了一种比较流行的测量配置，其在差分模式下执行测量。混合模式下的S参数测量，包括差分测量和共模测量，提供了一个优势，可以洞察潜在的信号完整性问题。差分测量与信号衰减直接相关，因为信号大多数能量以这种模式传播。共模测量与时延和地电平弹跳有关。模式转换会导致电磁干扰(Diff-CM)和电磁易感性(CM-Diff)。最后，相邻线路之间的交叉耦合会产生串扰。阻抗测量和S参数测量对设计人员都至关重要，这些工具可以识别潜在的信号完整性问题。在时域中，TDR可以隔离阻抗不连续点，甚至把仿真模型与物理测量关联起来。在频域中，S参数在本质上提供了转函表示或相对的行为模型。

可以使用TDR进行的USB 3.0测量包括差分阻抗、频域串扰和S参数，包括Sdd21插入损耗和差分到共模转换。这些测量使用45欧姆的参考阻抗或90欧姆的差分阻抗进行。由于大多数TDR系统采用50欧姆参考阻抗，因此测得数据需要在软件中归一化到目标90欧姆差分参考阻抗。

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