4.USB4.0Sideband信号测试因为USB4.0需要通过Type-C连接器的SBU1、SBU2等sideband信号完整复杂的初始化和协议控制,所以测试规范对它们的电气特性测试做了详细的要求。这部分测试比较简单,使用通用示波器和万用表就可以很方便的完成,感兴趣的同学可以直接参考测试规范。
小结:是德科技提供了完整的 USB4.0 电气测试方案, 包括发送端测试、 接收端测试、回波损耗测试 Sideband 信号测试。并且,这些方案 已经在实际中得到验证, 表现优异。 示波器在USB2.0一致性分析测试方案;眼图测试USB测试配件

USB4.0的接收容限测试
对于USB4.0的接收端来说,主要进行的是接收容限测试,用于验证接收端在压力信号(StressedElectricalSignal)下的表现。具体的测试项目包括压力信号的误码率测试(BER)、突发误码率测试(MultiError-Burst)、频率偏差(FrequencyVariations)、回波损耗(ReturnLoss)等。
误码率的测试要在压力信号下进行,因此需要先用高速误码仪的码型发生器产生带预加重、正弦抖动(PJ)、随机抖动(RJ)、扩频时钟(SSC)、共模噪声(ACCM)的信号,并用高带宽示波器进行压力信号校准。校准完成后再把压力信号注入被测件,在不同的正弦抖动幅度和频率下进行误码率测试。在USB4.0的接收容限测试中,需要做两种场景的测试:Casel的测试中没有插入USB电缆,模拟链路损耗小的情况;Case2的测试中要插入2m 眼图测试USB测试配件克劳德高速数字信号测试实验室usb测试眼图测试;

每一代USB新的标准推出,都考虑到了对前一代的兼容能力,但是一些新的特性可能只能在新的技术下支持。比如USB3.2的X2模式、USB4.0的20Gbps速率、更强的供电能力及对多协议的支持等,都只能在新型的Type-C连接器上实现。由于USB总线的信号速率已经很高,且链路损耗和链路组合的情况非常复杂,所以给设计和测试验证工作带来了挑战,对于测试仪器的功能和性能要求也与传统的USB2.0差别很大。下面将详细介绍其相关的电气性能测试方法。由于涉及的标准众多,为了避免混淆,我们将把USB3.0、USB3.1、USB3.2标准统称为USB3.x,并与USB4.0标准分开介绍。
由于数据速率提升,能够支持的电缆长度也会缩短。比如USB2.0电缆长度能够达到5m,USB3.0接口支持的电缆长度在5Gbps速率下可以达到3m,USB3.1在10Gbps速率下如果不采用特殊的有源电缆技术只能达到1m。USB4.0标准中通过提升芯片性能,在10Gbps速率下可以支持2m的电缆传输,而在20Gbps速率下也能支持0.8m的无源电缆。随着新的更高速率接口的产生,原有的USB连接器技术也在不断改进。图3.2是一些类型的USB2.0和USB3.0连接器类型。其中,Type-C是随着USB3.x标准推出的新型高性能连接器,也可以向下兼容提供USB2.0的连接。
对于不同类型连接器的主机、设备、电缆来说,其传输通道损耗的要求也不一样。图3.3 是USB3. 1标准中各种速率和接口类型组合对于链路损耗的要求(损耗值对应的是Nyquist 频点,即信号数据速率的1/2频率处),在具体电路设计和测试中可以参考。 usb2.0信号质量测试系统;

基于Type-C接口还可以更好地支持Power Delivery技术,以实现更智能强大的 充电能力。即插即用、数据传输与充电合一是USB接口的一个重要特征。在USB2.0时 代,USB接口可以支持2.5W的供电能力(5V/500mA),到USB3.0时代提高到了4.5W (5V/900mA),但这样的供电能力对于笔记本或者一些稍大点的电器都是不够的。由于一 些产品的质量问题,也出现过充电过程中起火烧毁的事故。为了支持更强大的充电能力,同 时避免安全隐患,USB3.1标准中引入了Power Delivery协议(即PD协议),一方面允许更 大范围的供电能力(比如5V/2A、12V/1.5A、12V/3A、12V/5A、20V/3A、20V/5A),另一方 面要通过CC线进行PD的协商以了解线缆和对端支持的供电能力,只有协商成功后才允 许提供更高的电压或工作电流。图3. 16展示了PD协议中定义的不同等级的供电能力 标准。USB3.0电缆、连接器测试;眼图测试USB测试配件
示波器里的USB协议触发条件;眼图测试USB测试配件
2.USB4.0接收端测试下图是USB4.0接收端测试的连接示意图。同样的,和其他的高速串行总线接口接收端一致性测试方案类似,USB4.0接收端测试也是由误码仪、夹具、低损耗相位匹配电缆等组成。这个方案和传统的USB3.2、PCIEG5/4等一致性测试方案相比的不同是,USB4.0接收端测试只需要误码仪的码型产生单元,误码比较单元在被测芯片内部,控制电脑运行USB4ETT软件,通过Microcontroller读取误码测试时Bert和USB4.0芯片Preset和链路协商过程、以及的误码测试结果。另外,还需要一个微波信号源,产生一个400MHz的AC共模干扰。是德科技提供基于M8020A误码仪+M8062A32GbpsMUX或者M8040A32/64Gbaud误码仪两套方案,供客户灵活选择。眼图测试USB测试配件
USB4.0 的 规范 是 2021 年 5 月份发 布 的 ”USB4 Specification Version 1.0 with Errata and ECN through Oct. 15, 2020”;测 试 规 范 是 2021 年 7 月 份 发 布的 ”USB4 Electrical Compliance Test Specification V1.02”。 因为 USB4.0 需要支持有源电缆和无源电缆两种应用场景, 针对 的测试点分别是 TP2 和TP3, 即通俗讲的近端测试和远端测试。 在进行远端测试时,需要考虑无源电缆的影响。因为一根实体的 无源电缆很难...