摘要：USB3.0，也被称为SuperSpeedUSB。为那些与PC或音频/高频设备相连接的各种设备提供了一个标准接口。USB 3.0拥有许多其它高速串行技术（如PCI Express和串行ATA）共有的特点：8b/10b编码，明显的通道衰减，扩频时钟。本文将介绍一致性测试方法及怎样对发射机、接收机及线缆和互连进行*精确的、可重复的测量。 一、High Speed Vs. SuperSpeed USB 3.0在保持与USB 2.0的兼容性的同时，还极大地提高了宽带速度，电源管理，主机的功率以及数据处理的效率。USB2.0到USB 3.0并非简单的跳跃，其性能提高了十倍之多。为保证物理层（PHY）一致性和认证，测试变得空前关键或重要。 USB 2.0 和 SuperSpeed USB物理层区别  SuperSpeed USB接收机必须面对更多的信号损伤，需要必须考虑传输线效应，在发射机中使用均衡技术（包括去加重），在接收机中使用连续时间线性均衡技术（CTLE）。此外，现在还要求在接收机上进行容限测试，使用扩频时钟（SSC）和异步参考时钟可能会导致互操作能力问题。 评估USB 3.0串行数据链路另一个重要部分是被测波形与互连通道的联系非常复杂。不能再认为只要发射机输出满足了模板，电路就一定能在传输损耗满足要求的通道中正常工作。想了解发射机余量一定时的*差的传输通道，您需要在一致性测试要求以外建立通道和线缆组合模型，使用通道建模软件，分析通道效应。 针对参考测试通道分析USB 3.0 通道效应 
二、发射机一致性测试
通过使用各种测试码型以帮助进行发射机测试。每种码型都是根据与评估码型的测试有关的特点而选择的。CP0（一种D0.0加扰序列）用来测量确定性抖动（Dj），如数据相关抖动（DDJ）。CP1（一种未加扰D10.2全速率时钟码型）不生成DDJ，因此更适合评估随机性抖动（RJ）。 SuperSpeed USB 发送端一致性测试码型  抖动和眼高的测量是通过对100万个连续比特（UI）进行分析而得到，需要使用均衡器功能和适当的时钟恢复设置（二阶锁相环、或称为PLL，10 Mhz环路带宽，0.707的阻尼系数）。通过分析被测数据样本，可以外推出10-12误码率（BER）下的抖动值。  标准化发射机一致性测试设置，包括参考测试通道和线缆。测试点2 （TP2）距被测器件（DUT）*近，测试点1 （TP1）是远端测量点
在测试完成后，详细的Pass/Fail测试报告标记出哪里可能发生设计问题。如果在不同测试地点（如公司实验室、测试中心）结果不一致，可以使用之前测试时保存的波形数据重新分析（离线测量）。
如果要求更多的分析，可以使用抖动分析和眼图分析软件，调试和检定电路。此外，可以使用不同的滤波器，分析SSC的影响，解决系统互操作能力问题。
三、均衡考虑因素
由于明显的通道衰减，SuperSpeed USB要求某种形式的补偿，张开接收机上的眼图。发射机上采用均衡技术，其采用去加重的形式。规定的标称去加重比是3.5 dB，用线性单位表示为1.5倍。下图描述了一个经过传输通道明显衰减的5Gbps 信号，和使用去加重、CLTE和DFE均衡技术处理之后的信号。 去加重（蓝色）、长通道（白色）、CTLE （红色）和三阶DFE （灰色）对5-Gbit/s信号（黄 色）产生的不同效果
四、USB 3.0接收机测试
USB 3.0接收机测试与其它高速串行接收机一致性测试类似，它一般分成三个阶段，个阶段是压力眼图校准，然后是抖动容限测试，*后是分析。流程图如下： USB3.0接收机一致性测试包括三个阶段：压力眼图校准、抖动容限测试和分析  压力眼图校准需要使用*坏情况信号，且必须进行三种损伤校准，以校准压力眼图，其分别是：RJ、SJ和眼高。每种校准都要求在码型发生器和分析仪上进行特定设置。对每套线缆、适配器和 仪器，必须进行一次压力眼图校准。 压力眼图校准首先要使用标准夹具、线缆和通道设置测试设备。然后要反复测量和调节应用的各类压力，如抖动。然后使用标准测试夹具和通道及测试设备生成的特定数据码型，在没有DUT的情况下执行校准。测试 仪器应能够执行两种功能：码型生成，能够增加各种压力；如抖动和眼图测量。 主机（顶部）和设备（底部）压力眼图校准，首先设置标准夹具、线缆和通道，然后反复测量和调节各种应用的压力，如抖动。然后在使用标准测试夹具和通道及使用测试设备生成的特定数据码型，在没有DUT的情况下进行校准，由于使用不同适配器和参考通道，主机和设备的压力眼校准也不同，在校准完成后，可以重复使用校准后的眼图设置，如果设备设置中有的东西发生变化，那么必须重新校准。
五、其它码型发生器要求 接下来就是码型发生器对每步校准的进一步要求，包括使用的数据码型、去加重数量以及应该不应该启用SSC。在压力眼图校准方法中，列出的两种码型是CP0和CP1。 USB 3.0 一致性测试码型  波形和眼图可以演示去加重的不同影响，在本例中使用PRBS-7 数据码型  从眼图上可以看到，在没有去加重时，所有比特位的幅度理论上是相同的。有了去加重，跳变位比非跳变位的幅度要高，有效地提高了信号的高频成分。 在通过有损耗的通道和线缆后，没有去加重的信号的眼图会产生ISI，闭合程度会变严重，而有去加重的信号的眼图是完全张开的。我们从这里可以看到，去加重的量影响着ISI和DDJ的值，进而影响接收机上的眼图张开度。 SSC通常用于同步的数字系统（包括USB 3.0），以降低（EMI）。如果没有SSC，数字信号的在其载频（即5 Gbits/s）及其谐波上将出现高能的尖峰值，可能会超过法规限制。 为防止这个问题，SSC用来扩散频谱的能量。载频被调制，在本例中被三角波调制。接收机测试中使用的频率扩展的幅度是5000 ppm，频率调制以33 kHz或每隔30 μs循环，表现为三角波的一个周期。在SSC后，频谱中的能量被扩散，没有一个频率违反政策限制。 如前所述，USB 3.0中接收机一侧的均衡技术改善了ISI破坏的信号，ISI来自于参考通道和线缆中的频率相关损耗。去加重则同理，其通过信号处理方法提升信号的高频成分。 但USB 3.0标准为一致性测试规定了CTLE。参考接收机必须实现这个CTLE，如误码率测试仪（BERT）或示波器，然后才能进行一致性（同时用于发射机测试及本例的接收机压力眼图校准），其通常采用软件仿真的形式。 参考接收机（如误码率测试仪或示波器）必须实现USB 3.0规范中规定的CTLE功能  在抖动测量中使用CTLE仿真主要会改善受信号处理方法影响的抖动，即ISI。CTLE仿真不影响与数据码型无关的抖动成分，如RJ和SJ，尽管根据一致性测试规范（CTS），这两种测量都要求使用CTLE。另一方面，眼高会直接受到影响，因为ISI会影响其测量。 必须使用符合标准抖动传递函数（JTF）的时钟恢复“黄金锁相环”进行抖动测量，如下图中蓝色曲线所示，下图中，–3-dB截止频率是4.9 MHz。 蓝色曲线说明了“标准PLL”的抖动传递函数  一旦校准了压力眼图，可以开始接收机测试。USB 3.0要求进行BER 测试，这不同于其上一代技术USB 2.0。接收机测试要求的测试是采用抖动容限方式的BER 测试。抖动容限测试使用*坏情况下的输入信号来执行接收机测试。在压力眼图的基础上， JTF曲线的-3dB截止频率附近的一系列SJ频率（满足相应幅度要求）会被注入到测试信号中，同时误码检测器监测接收机中的错误或误码，计算BER。 |
