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USB4设计和测试验证10个小陷阱

2020-03-25 来源:KEYSIGHT是德科技 阅读量 :

在本次DesignCon2020展会上,Keysight除了展示全面的针对互联网基础设施和网络数据中心的设计及测试和验证方案外,还展示了当下的消费类电子的热门标准USB4测试方案:

USB 4.0 & Type-C 发送端(Tx)和接收端(Rx)一致性解决方案,即使使用低成本的有损无源电缆也可以在UXR系列示波器上得以成功验证实现。




本期DesignCon 2020速报,我们向大家分享一下最近的USB4验证测试中的10个需要了解的小陷阱。



USB-IF旗下的各标准

首先我们再回顾一下当前的USB-IF旗下的各标准:


USB4设计-1.jpg

图1  USB-IF旗下USB标准


USB4设计-图标.png

USB-IF已经将所有USB3.x标准统一为USB3.2,包括如下:

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表1 USB3.2 子标准说明(源自维基百科)



1585098135738108.png

而在2019年3月发布的USB4标准则基于Thunderbolt3,支持如下两个子速率标准:

1585097944816354.jpg

表2 USB4标准速率说明


采用Type-C接口基于Dual Lane和Dual-Simplex架构实现从USB3.2 Gen2x2 20Gbps到USB4 Gen3x2最高40Gbps的惊人的数据传输速率。由于其源于Thunderbolt3,因此USB4 Gen2/Gen3测试验证也基本和TBT3在工具和方法方面差别不大。当然考虑到对过往USB标准的兼容和支持,也必然存在一些变化。




USB4设计验证和测试中的10个小陷阱

现在我们就来谈谈USB4设计验证和测试中的10个小陷阱。




1


从系统层面来看,USB4必需同时支持USB3.2 5G/10Gbps/20Gbps,还要同时支持USB2.0,此外还必须通过隧道支持多种协议包括USB,DP,PCIe.


陷阱:虽然支持相似的速率,但是不同标准针对传输链路如电缆等会有不同的损耗要求,必须都能满足!

USB4设计-4.jpg

图2 USB4/USB3.2 双总线系统架构





2


信号传输全链路的插入损耗预算分配比以往更复杂。


在USB3.2标准中定义了不同接口组合情况下的插损预算分配如下表:

USB4设计-5.jpg

表3 USB3.2规范定义的链路损耗


在USB4规范里则如下描述:

USB4设计-6.jpg


总结即为:

USB4设计-7.jpg

表4 USB4插入损耗预算规划


陷阱:在USB4标准中,无论长链路还是短链路或无电缆情况在同一端口上都遵循相同的插损预算要求。





3


USB4规范定义了哪些测试点?


可以看到在USB4规范里,TP3测试点是从发送端加上传输电缆直到接收端连接器末端,所有测量项目均在这个点完成,然后加上模拟接收机的参考均衡函数。



USB4设计-8.jpg

图3 USB4测试点定义


陷阱:测试点选择或定义不准确,测试也是无效或者无意义的。



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