手把手教你如何進(jìn)行USB3.0接收機(jī)測試

USB接收機(jī)測試的目的是確認(rèn)接收機(jī)能夠以小于等于1x10-12的目標(biāo)誤碼率(BER)正確檢測發(fā)送的數(shù)據(jù)。發(fā)射機(jī)測試的重點(diǎn)放在幅度、抖動或其它參數(shù)測量上，接收機(jī)測試戰(zhàn)略則通常涉及一項測試：抖動容限。抖動容限保證接收機(jī)系統(tǒng)將以高置信度與其它產(chǎn)品互操作?；ゲ僮髂芰l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(tài)等因素廣泛變化。優(yōu)秀的受壓眼圖校準(zhǔn)方法將保證抖動容限到達(dá)盡可能多的潛在條件。

USB 3.0一致性測試已經(jīng)明顯變化，以適應(yīng)與更高速的接口有關(guān)的新挑戰(zhàn)。驗證USB 2.0接收機(jī)需要執(zhí)行接收機(jī)靈敏度測試。高速設(shè)備必須對等于或高于150 mV的測試包做出響應(yīng)，并忽略(靜噪)低于100 mV的信號。SuperSpeed USB接收機(jī)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。盡管USB 3.0規(guī)范規(guī)定目標(biāo)BER為1x10-12，但接收機(jī)一致性測試戰(zhàn)略可以提高確定性抖動，產(chǎn)生1x10-10的有效BER，實現(xiàn)更短的測試時間。由于提高了Dj、降低了有效Rj，在較低的BER基礎(chǔ)上，這對兩個目標(biāo)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(shè)備。

泰克允許客戶選擇兩種解決方案，自動為USB 3.0執(zhí)行接收機(jī)測試。對檢定測試(其通常用于第一稿芯片)，可以使用BERTScope之類的儀器。BERTScope誤碼率分析儀不僅提供了增強(qiáng)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(tài)改變數(shù)據(jù)速率、抖動配置或數(shù)據(jù)碼型等參數(shù)的測試場景，BERTScope提供了通用碼型發(fā)生及基于BER的調(diào)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(guī)性測試，采用任意波形發(fā)生器(AWG)的測試平臺、泰克DPO/DSA/MSO70000系列示波器和TekExpress自動軟件可能是最好的解決方案。AWG7122能夠同時仿真串行數(shù)據(jù)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軟件控制，該軟件為自動測試滿足電接口一致性測試規(guī)范(CTS)規(guī)定要求的USB 3.0發(fā)射機(jī)/接收機(jī)主機(jī)和設(shè)備提供了簡單而又高效的方式。

接收機(jī)檢定和調(diào)試測試

評估接收機(jī)的主要依據(jù)是確定有效的誤碼率。已知碼型被傳送到接收機(jī)，在接收機(jī)的比較器之后檢驗數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過接收機(jī)內(nèi)部的環(huán)回機(jī)制在外部校驗。接收機(jī)測試的一個挑戰(zhàn)是生成要求的測試碼型，在被測器件內(nèi)部發(fā)起測試模式。

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

< 受壓眼圖校準(zhǔn)是業(yè)內(nèi)對創(chuàng)建最壞情況信號條件、測試接收機(jī)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(shè)置成部署時接收機(jī)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(zhí)行受壓眼圖校準(zhǔn)。

< 抖動容限使用校準(zhǔn)后的受壓眼圖作為輸入來測試接收機(jī)，然后應(yīng)用額外的提高頻率的正弦曲線抖動(SJ)。應(yīng)用的這個SJ測試接收機(jī)內(nèi)部的時鐘恢復(fù)電路，因此不僅使用最壞情況信號條件測試接收機(jī)，而且還明確測試其時鐘恢復(fù)。應(yīng)用的SJ的幅度和頻率遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一個模板。這個抖動容限模板覆蓋了時鐘恢復(fù)PLL的帶寬，在環(huán)路帶寬內(nèi)應(yīng)容許應(yīng)用的高數(shù)量SJ，因為時鐘恢復(fù)將追蹤出這個正弦曲線抖動，但在環(huán)路帶寬之上只能經(jīng)受很小的量，因為沒有追蹤出這個抖動，它將會影響下游的接收機(jī)電路。

這個檢定過程可以自動實現(xiàn)，保證準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)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(huán)回發(fā)起為其它方式不能執(zhí)行接收機(jī)測試的用戶提供了測試能力。環(huán)回發(fā)起是BERTScope和被測器件(DUT)之間的一種特定握手，讓DUT準(zhǔn)備進(jìn)行接收機(jī)測試。這是一個關(guān)鍵步驟，不管采取什么測試儀器，對許多客戶都是一個挑戰(zhàn)。

< 自動受壓眼圖校準(zhǔn)簡化了其它方式繁瑣耗時的程序。

< 可以單擊執(zhí)行抖動容限測試，結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫中，可以簡明地管理測試結(jié)果。自動抖動容限測試還可以搜索設(shè)備極限，稱為“搜索余量”功能。

圖1.使用BERTScope BSA系列進(jìn)行受壓眼圖校準(zhǔn)。

受壓眼圖校準(zhǔn)

必須進(jìn)行三種損傷校準(zhǔn)，以校準(zhǔn)受壓眼圖、隨機(jī)抖動(RJ)、正弦曲線抖動(SJ)和眼高。每種校準(zhǔn)都要求在泰克BSA系列碼型發(fā)生器和分析儀上進(jìn)行特定設(shè)置，并使用泰克MSO/DSA/DPO70000系列示波器執(zhí)行測量。

1.隨機(jī)抖動(RJ)

< 定義：RJ是無界抖動，與數(shù)據(jù)碼型不相關(guān)，也就是說，不管采取什么數(shù)據(jù)碼型，其測量應(yīng)該相同。由于RJ是無界的，因此它會隨測量深度增長，用被測波形數(shù)量表示的測量越深，峰峰值RJ測量結(jié)果越大。

< 怎樣調(diào)節(jié)：為實現(xiàn)正確數(shù)量的RJ，碼型發(fā)生器必須能夠調(diào)節(jié)注入的RJ數(shù)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(diǎn)，但通常與數(shù)據(jù)碼型不相關(guān)(除非SJ頻率恰好是碼型重復(fù)頻率的倍數(shù))，因此與RJ一樣，不管采取什么數(shù)據(jù)碼型，其測量是相同的。與RJ不同，由于有界特點(diǎn)，它不會隨著測量深度增長。

< 怎樣調(diào)節(jié)：與RJ一樣，碼型發(fā)生器必須能夠調(diào)整SJ注入量，以實現(xiàn)所需的量。注入的SJ必須是特定頻率，并能夠調(diào)節(jié)幅度。必需校準(zhǔn)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(guī)定，應(yīng)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(shù)量的SJ之差，來測量SJ數(shù)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，并伴有一個測量深度，在本例中為106個波形。眼高與數(shù)據(jù)碼型相關(guān)，因為它受到信號中數(shù)據(jù)相關(guān)抖動(DDJ)量的影響。眼高指標(biāo)對主機(jī)(180 mV)和設(shè)備(145 mV)來說是不同的。

< 怎樣調(diào)節(jié)：眼高通過BERTScope碼型發(fā)生器的輸出幅度調(diào)節(jié)。

< 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(zhǔn)了受壓眼圖，可以開始測試接收機(jī)。如“引言”所述，與上一代規(guī)范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(jī)測試要求的唯一測試，可以使用泰克BERTScope BSA系列分析儀執(zhí)行。

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