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来源: 发布时间:2023年02月22日

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规范中对接收端均衡器的定义?湖南USB测试厂家现货

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自1995年USB1 .0 的规范发布以来, USB(Universal Serial Bus)接口标准经过了20多  年的持续发展和更新,已经成为PC和外设连接使用的接口。USB历经了多年的发 展,从代的USB1 .0低速(Low Speed) 、USB1 . 1全速(Full Speed)标准,逐渐演进到第 2代的USB2 .0高速(High Speed)标准和第3代的USB3 .0超高速(Super Speed)标准。这   些标准目前都已经得到的应用。

后来,为了应对eSATA 、ThunderBolt等标准对USB标准的威胁, USB协会又分别在  2013年和2017年发布了USB3. 1及USB3.2的标准。在USB3. 1标准中新定义了10Gbps 速率以及对Type-C接口的支持;在USB3.2标准中,又基于Type-C接口提供了对X2模 式的支持,可以通过收发方向各捆绑2条10Gbps的链路实现20Gbps的数据传输。而新 的USB4.0标准已经于2019年发布,可以通过捆绑2条20Gbps的链路实现40Gbps的接 口速率。表3. 1是USB各代总线的技术对比。

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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。

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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 USB3.0一致性测试环境;

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USB3. 1的Type-C的外设接收容限的典型测试环境,测试系统中心是 一 台高性能的误码仪。误码仪可以产生5~10Gbps的高速数据流,同时其内部集成时钟恢 复电路、预加重模块、噪声注入、参考时钟倍频、信号均衡电路等。接收端的测试中用到了 USB协会提供的测试夹具和1m长的USB电缆,用于模拟实际链路上电缆以及Host/ Device上PCB走线造成的ISI 的影响。

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另外,由于5Gbps或10Gbps的信号经过长电缆和PCB传输以后有可能眼图就无法张开了,所以在芯片接收端内部会提供CTLE(连续时间线性均衡)功能以补偿高频损耗,因此测试时示波器的测试软件也要能支持CTLE才能模拟出接收端对信号均衡以后的真实的结果。图3.6是在USB3.2的规范中,分别对于Genl的5Gbps信号和Gen2的10Gbps信号CTLE的均衡器的定义。

以下是USB3.x的信号测试方法相对于USB2.0的区别:

(1)示波器的测试点在一致性电缆(compliancecable)和一致性电路板(complianceboard)之后。而以前的测试是在发送端的连接器处(如USB2.0)。

(2)后处理需要使用CTLE均衡器,在均衡器后观察和分析眼图及其参数。

(3)需要连续测量1M个UI(比特间隔)。

(4)需要计算基于1.0×10-12误码率的DJ、RJ和TJ。 湖南USB测试厂家现货

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