手把手教你如何進行USB3.0接收機測試

一致性測試

USB接收機測試的目的是確認接收機能夠以小於等於1x10-12的目標誤碼率(BER)正確檢測發送的數據。發射機測試的重點放在幅度、抖動或其它參數測量上，接收機測試戰略則通常涉及一項測試：抖動容限。抖動容限保證接收機系統將以高置信度與其它產品互操作。互操作能力條件可能會隨不同電纜長度、低信號幅度、異步參考時鐘、電源管理鏈路狀態等因素廣泛變化。優秀的受壓眼圖校準方法將保證抖動容限到達儘可能多的潛在條件。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201701/338060.htm

USB 3.0一致性測試已經明顯變化，以適應與更高速的接口有關的新挑戰。驗證USB 2.0接收機需要執行接收機靈敏度測試。高速設備必須對等於或高於150 mV的測試包做出響應，並忽略(靜噪)低於100 mV的信號。SuperSpeed USB接收機必須支持多得多的信號損傷，因此測試要求要比USB 2.0苛刻。儘管USB 3.0規範規定目標BER為1x10-12，但接收機一致性測試戰略可以提高確定性抖動，產生1x10-10的有效BER，實現更短的測試時間。由於提高了Dj、降低了有效Rj，在較低的BER基礎上，這對兩個目標BER水平會得到同等的Tj(BER)。對USB 3.0測試，有多個測試選項，可以全面評估USB 3.0 Rx設備。

泰克允許客戶選擇兩種解決方案，自動為USB 3.0執行接收機測試。對檢定測試(其通常用於第一稿晶片)，可以使用BERTScope之類的儀器。BERTScope誤碼率分析儀不僅提供了增強型高性能誤碼率測試儀(BERT)的功能，還提供了示波器的眼圖顯示功能。對需要動態改變數據速率、抖動配置或數據碼型等參數的測試場景，BERTScope提供了通用碼型發生及基於BER的調試工具，支持USB 3.0 Rx測試要求的全套測量。

對通常要求全面自動化的合規性測試，採用任意波形發生器(AWG)的測試平臺、泰克DPO/DSA/MSO70000系列示波器和TekExpress自動軟體可能是最好的解決方案。AWG7122能夠同時仿真串行數據流、信號損傷和一致性通道，明顯簡化測試配置。DPO/DSA/MSO示波器在配備誤碼率檢測器(選項ERRDT)時，提供了誤碼檢測功能及自動配置控制功能。這兩種儀器都通過TekExpress軟體控制，該軟體為自動測試滿足電接口一致性測試規範(CTS)規定要求的USB 3.0發射機/接收機主機和設備提供了簡單而又高效的方式。

接收機檢定和調試測試

評估接收機的主要依據是確定有效的誤碼率。已知碼型被傳送到接收機，在接收機的比較器之後檢驗數據。數據通過接收機內部的環回機制在外部校驗。接收機測試的一個挑戰是生成要求的測試碼型，在被測器件內部發起測試模式。

USB 3.0的接收機測試與其它高速串行總線接收機一致性測試類似，一般分為兩個階段：

< 受壓眼圖校準是業內對創建最壞情況信號條件、測試接收機的叫法。損傷這個最壞情況信號的方式，通常是在水平方向增加抖動，在垂直方向把幅度設置成部署時接收機看到的最低幅度。在任何測試夾具、線纜或儀器變化時，都必須執行受壓眼圖校準。

< 抖動容限使用校準後的受壓眼圖作為輸入來測試接收機，然後應用額外的提高頻率的正弦曲線抖動(SJ)。應用的這個SJ測試接收機內部的時鐘恢復電路，因此不僅使用最壞情況信號條件測試接收機，而且還明確測試其時鐘恢復。應用的SJ的幅度和頻率遵守標準規定的一個模板。這個抖動容限模板覆蓋了時鐘恢復PLL的帶寬，在環路帶寬內應容許應用的高數量SJ，因為時鐘恢復將追蹤出這個正弦曲線抖動，但在環路帶寬之上只能經受很小的量，因為沒有追蹤出這個抖動，它將會影響下遊的接收機電路。

這個檢定過程可以自動實現，保證準確的結構及正確的受壓碼型生成能力。下面概括介紹了自動檢定功能：

< 環回發起為其它方式不能執行接收機測試的用戶提供了測試能力。環回發起是BERTScope和被測器件(DUT)之間的一種特定握手，讓DUT準備進行接收機測試。這是一個關鍵步驟，不管採取什麼測試儀器，對許多客戶都是一個挑戰。

< 自動受壓眼圖校準簡化了其它方式繁瑣耗時的程序。

< 可以單擊執行抖動容限測試，結果存儲在資料庫中，可以簡明地管理測試結果。自動抖動容限測試還可以搜索設備極限，稱為「搜索餘量」功能。

圖1.使用BERTScope BSA系列進行受壓眼圖校準。

受壓眼圖校準

必須進行三種損傷校準，以校準受壓眼圖、隨機抖動(RJ)、正弦曲線抖動(SJ)和眼高。每種校準都要求在泰克BSA系列碼型發生器和分析儀上進行特定設置，並使用泰克MSO/DSA/DPO70000系列示波器執行測量。

1.隨機抖動(RJ)

< 定義：RJ是無界抖動，與數據碼型不相關，也就是說，不管採取什麼數據碼型，其測量應該相同。由於RJ是無界的，因此它會隨測量深度增長，用被測波形數量表示的測量越深，峰峰值RJ測量結果越大。

< 怎樣調節：為實現正確數量的RJ，碼型發生器必須能夠調節注入的RJ數量。

< 怎樣測量：配有DPOJET的MSO/DSA/DPO70000系列示波器可以提供自動RJ測量。

2.正弦曲線抖動(SJ)

< 定義：SJ是有界抖動，具有周期性特點，但通常與數據碼型不相關(除非SJ頻率恰好是碼型重複頻率的倍數)，因此與RJ一樣，不管採取什麼數據碼型，其測量是相同的。與RJ不同，由於有界特點，它不會隨著測量深度增長。

< 怎樣調節：與RJ一樣，碼型發生器必須能夠調整SJ注入量，以實現所需的量。注入的SJ必須是特定頻率，並能夠調節幅度。必需校準USB 3.0抖動容限模板中的所有SJ頻率和幅度。

< 怎樣測量：USB 3.0一致性測試程序規定，應通過獲得注入SJ幅度為0的信號的總抖動(TJ)與注入所需數量的SJ之差，來測量SJ數量。泰克MSO/DSA/DPO 70000系列示波器的DPOJET分析選項提供了TJ測量。

3.眼高

< 定義：眼高是指單位間隔中心的眼圖張開程度，並伴有一個測量深度，在本例中為106個波形。眼高與數據碼型相關，因為它受到信號中數據相關抖動(DDJ)量的影響。眼高指標對主機(180 mV)和設備(145 mV)來說是不同的。

< 怎樣調節：眼高通過BERTScope碼型發生器的輸出幅度調節。

< 怎樣測量：泰克MSO/DSA/DPO70000系列示波器上可以測量眼高。

抖動容限測試

一旦校準了受壓眼圖，可以開始測試接收機。如「引言」所述，與上一代規範2.0不同，USB 3.0要求BER測試。抖動容限測試形式的誤碼率(BER)測試是USB3.0接收機測試要求的唯一測試，可以使用泰克BERTScope BSA系列分析儀執行。

抖動容限測試使用最壞情況輸入信號條件(上一節中校準的受壓眼圖)測試接收機。在受壓眼圖頂部，覆蓋JTF -3 dB截止頻率周圍頻率範圍的一系列SJ頻率和幅度被注入到測試信號中，誤碼檢測器則監測接收機中的錯誤或誤碼，計算BER。