智能化多端口矩阵测试USB测试检修

3.USB4.0回波损耗测试高速串行信号传输速率越高，信号的射频微波化趋势就越明显，20Gb/s的数字信号的Nyquist频率已经高达10GHz。这种情况下，测试信号的时域指标已经越来越难以保证信号的质量；因此从Thunderbolt3.0开始，发送端在正常传输数据时的回波损耗测试也变成了一个必须的测试项目，USB4.0当然也不例外。USB4.0定义了发送端和接收端差分回波损耗及共模回波损耗四个测试项目。

USB4.0 回波损耗测试的实际连接和结果示意图。它需要 一台至少 20GHz 带宽、带 TDR 选件的网络分析仪，  同时被测体通 过 USB4ETT 软件和 USB4.0 Microcontroller 产生 PRBS31 的测试码型。 是德科技提供详细的操作步骤和网络分析仪设定文件 (State File) 供大家参考。 克劳德示波器USB2.0测试方案；智能化多端口矩阵测试USB测试检修

选择测试项目，一般情况，工程师都会选择全部测试项，这样才能完整的按照规范要求进行测试，当然，这也要看测试目的，如果只是debug，那么可以选择相对应的选项即可，这样可以节约测试时间。

配置测试条件。一般使用默认设置，常用的调整配置item有：使用的示波器通道，测试码型，测试的UI数，自动切换测试码型。

连接测试系统，包含示波器、夹具和DUT。测试软件会指示工程师的每一步连接，连接完成后，

将被测件接入夹具，观察示波器是否捕捉到参考波形，如参考波形和示波器显示波形相同，点击成这两个操作后，点击OK。

这套测试软件可以免除费时的手动设定示波器、放置光标以及用USB2.0规格比较测试结果的麻烦。如图所示，能够自动以总结和详细报告形式显示量测结果。 浙江USB测试调试USB3.0一致性测试环境；

a)USB-IFUSB4ETT软件下图是USB-IF新推出的USB4ETT(USB4.0ElectricalTestTool)工具的实际界面，它可以通过USB4ElectricalTestT；手动控制)或者USB4ElectricalTestToolCLI.exe(commandlineinterface；自动化编程控制)两种方式，使被测设备产生必须的测试码型。

b)TransmitterPresetCalibrationUSB4.0信号为了补偿有损链路带来的损耗，定义了16种发送端均衡(Preset0~Preset15)，测试规范规定在做发送端测试前，需要对每一个接口的每一对高速信号支持的每一种速率分别做Preset的校准，选择能够提供值小DDJ值的Preset值，把它设定到被测体的固件里，作为后续验证的基础。

USB3.0、USB3.1、USB3.2、USB4.0每一代的数据速率都有非 常大的提升。需要注意的是，在USB3.1规范推出后，之前USB3.0中定义的5Gbps速被称为Genl速率，新定义的10Gbps被称为Gen2速率。而在2019年发布的USB4.0规范中，新增的20Gbps速率被称为Gen3速率。

USB3.0和之后的标准都采用了双总线架构(图3.1),即在USB2.0的基础上增加了超高速总线部分。超高速总线的信号速率达到5Gbps、10Gbps甚至20Gbps,采用全双工方式工作。以PC上普遍使用的Type-A连接器为例，为了支持更高速率的信号传输，就在原有USB2.0的4根线(Vbus、Gnd、D+、D-)基础上新增加了5根信号线，包括2对差分线和1根屏蔽地线(如果是Type-C连接器则增加更多)。原来的4根线完全兼容原来的USB2.0设备；新增的这两对差分线采用全双工作模式，一对线负责发送，另一对线负责接收，发送和接收都可实现5Gbps或以上速率的数据传输。

克劳德高速数字信号测试实验室地址：深圳市南山区南头街道中祥路8号君翔达大厦A栋2楼H区 USB3.0测试信号的波形；

USB测试，需要被测件能够发出不同速率的测试码型以及不同的预加重设置。被测件发送信号的控制需要通过USB4的微控制器，这个控制器可以在USB协会提供的ETT(ElectricalTestTool)软件的控制下和被测设备交互，并控制被测设备输出需要的测试码型。为Wilder公司提供的USB4.0的测试夹具及控制器。在有些示波器的USB4的信号质量自动测试软件中，也集成了ETT软件的控制脚本。这样在测试过程中，用户只需要选择需要测试的速率和项目，测试软件就会根据不同的项目设置被测件的状态，而不需要每次运行不同测试项目时等待用户手动进行烦琐的被测件状态设置。USB4.0自动测试软件的测试环境设置、测试项目选择以及运行测试项目的界面。USB主机的低速和全速信号质量测试时的连接；山东数字信号USB测试

USB2.0一致性测试内容；智能化多端口矩阵测试USB测试检修

USB3.x发送端信号质量测试在进行USB3.x发送端信号质量测试时，会要求测试对象发出特定的测试码型，用实时示波器对该码型进行眼图分析，并测量信号的幅度、抖动、平均数据率及上升/下降时间等。虽然看起来好像比较简单，但实际上USB3.x针对超高速部分的信号测试与传统USB2.0的测试方法有较大的不同，包括很多算法的处理和注意事项。首先，由于USB3.x信号速率很高，且信号的幅度更小，因此测试中需要更高带宽的示波器。对于5Gbps信号的测试，推荐使用至少12.5GHz带宽的示波器；对于10Gbps信号的测试，推荐使用至少16GHz带宽的示波器。其次，对于USB3.x发送端测试，其测试的参考点不是像USB2.0那样只是在发送端的连接器上进行测试，还需要测试经过“一致性通道”(ComplianceChannel)或“参考通道”(ReferenceChannel)传输，并经参考均衡器均衡后的信号质量。通常把直接在发送端连接器上进行的测试叫作“ShortChannel”测试，把经过传输通道进行的测试叫作“LongChannel”测试。智能化多端口矩阵测试USB测试检修

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