高速信号完整性工程师培训认证课程-USB 3.0
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• • •
测试DUT的信号发出后经过3米的参考线缆和参考测试通道的损耗，可能导致在接收端 的眼图会完全闭合 USB3.0规范允许在接收端使用均衡技术来获得眼图以对系统进行时间和幅值相关的测 试 连续时间线性均衡器进行仿真，简称CTLE(Continuous time linear equaliztion)均衡器
•
• • •
UI
差分峰值输出电压 预加重差分输出电压比 Delta DC 共模电压
•
• • •
AC共模电压
最小脉宽 最大斜率 SSC调制率
•
SSC deviation
12
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB3.0 TX测试码型
USB3.0 物理层 架构
•
Dual Bus Architecture（双总线架构）
•
USB 线缆结构
7
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB3.0与2.0比较
9
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB 3.0 关键考虑事项
•
需要接收端段测试
– – 抖动容限 SSC, 异步参考时钟 会导致协调 性问题
•
信道关键考虑事项
– – 需要考虑传输线缆影响 早起设计需要对信道做软件仿真
12英寸长走线 接收端眼图闭合 均衡
• • 发射端去加重 接收端连续时间线性均衡器 (CTLE)
•
一些新挑战
– – –
22
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
JTF and CDR
23
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB3.0 抖动，眼图手工测试方法
• • • • •
测试码型：CP0 测试点： TP1’ 1M UI PLL设置：自定义带宽，2阶，阻尼系数： 0.707，LoopBW：10MHz；Bitrate：5Gbps 调用带有通道模型和CTLE均衡的滤波器 及示波器设置文件：如 USB3_Front_Cable_Device_CTLE.flt 运行DPOJET，生成测试结果报告
•
SuperSpeed
– 5.0GT/s (10X 速度递增) – 有SSC – 4 个走线做信号传输
• • • • 2个发射2个接收 单向链 接 全双工 屏蔽双绞线
– DC 耦合总线 – NRZ 编码
– AC 耦合总线 – 8b/10b 编码
Source: USB-IF
6 2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
usb30rev10specification17tektronixtrainingcourseusb30training2011121参考测试通道及其仿真模型测试环境需要有参考线缆参考测试通道等实物这对于测试者来说是一个比较麻烦的问题因为它们不容易获取在usb官方网站上有有关参考测试通道模型的touchstone文件测试用户据此可以模拟参考测试通道的行为测试点也可以改为tp1泰克提供了完整的滤波器供用户来对参考测试通道建立模型
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
泰克完整的一致性通道模型及CTLE均衡滤波器测试选择
20
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
Tektronix 发射端 MOI (测量操作方法)
•
• • •
一键自动测试完成USB3.0发送端必测项 和选测项。 测试时间快，执行所有的USB 发送端测 试，不超过5分钟。 对分析参数的完全控制使执行一致性测 试和调试无缝整合。
•
提供按照USB3.0规范预定义的CTLE滤 波器，可以使用SDLA软件来自定义 CTLE滤波器。
软件通道仿真模型覆盖主通道后背板， 前面板，线缆和设备通道。
•
测试策略
– – 高性价比的工具 灵活的方案
Source: USB 3.0 Rev 1.0 Specification
10
2011ng Course USB 3.0 Training
USB3.0一致性测试
TX - 发送端测试
USB3.0 TX测试
• •
眼图 抖动
5
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
Super Speed USB 和High Speed USB电气层比较
•
High-Speed
– 480MT/s – 没有SSC – 2 个走线做信号传输
• • • • 发射和接收用同一个走线 1 双向链接 半双工 非屏蔽双绞线
4 2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB 3.0 时间表 & Tektronix 参与状况
今天
2008
2009
Intel PIL
2010
2111
Test Vendor Compliance Group Participation
18
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
CTLE 均衡
•
CTLE：系统传输函数简单， 实现方便，带宽容易设定，不会加大抖动。使用泰克的SDLA软件可以 非常方便的实现特定的均衡要求。
Far End Eye
After CTLE
19
2011/1/21
April 09 0.5 Test Spec
USB-IF Plugfests
Spec Release
发展阶段 整合阶段
–
规范制定
芯片阶段
– –
产品发展 USB-IF 工具发展
Tektronix 测试方案 更新
– – – Chapter 5 – 线缆 Chapter 6 – 发射端、接收端、信道 Chapter 7 – 协议 (合作伙伴方案)
At Far End of Channel
CTLE
Transmit Channel
TP1’
14
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
发射端测量的一些有用信息
•
At Transmitter Pads
发射端测量需要通道反嵌
Source: USB 3.0 Rev 1.0 Specification
• • • •
在 TP1’探测信号 用FIR滤波器仿真发射端到TP1的通道 在软件里应用 CTLE 进行一致性测试：Eye Height ;Dj-DD; Rj-DD;Tj
TP1’
+5V/Gnd USB3 RX
DUT
Plug A
Type A
USB3 TX
VBUS USB3_Tx
Tx Channel
TP1’
完整的USB 3.0 发射端测试方案
DPO/DSA70000B 系列示波器
+5V/Gnd
• • • •
Tektronix Super Speed USB 夹具 12.5 GHz 带宽实时示波器 覆盖5 次谐波 分析软件用来做验证和调试
– DPOJET 带 USB3选件
Type A Receptacle Type A Plug
• •
CP0码型：D0.0的加扰序列，用于测试确定性抖动。 CP1码型：无加扰的D10.2，适合测试随机性抖动
13
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
标准发射端测试
• •
在 TP1点测量 需要硬件参考线缆和测试通道
•
…或者在 TP1’ 有发射路径通道仿真
使用综合报告详细记录测试的容限和pass/fail 结果，快速验证测试状态
DPOJET 验证/调试
•
•
TekExpressTM 自动测试
26 2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
Tektronix USB 3.0 Matched Fixture Kit
高速信号完整性工程师培训课程
USB 3.0物理层一致性测试验证
日程
• •
简介 USB 3.0 SuperSpeed
– – – – 发送端 接收端 线缆 协议
Disclaimer: The material and content that describes specific details of the USB 3.0 specification (and SuperSpeed logo) belong to the USB 3.0 Promoters. Tektronix is not speaking or presenting on behalf of the USB 3.0 Promoters.
USB2.0 A and B
21
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB3.0 抖动，眼图测试要求
• • • •
抖动和眼图测试需要在连续的1 百万个UI 中进行， 需要使用均衡处理 时钟恢复参数设置 (二阶PLL，带宽 10MHz，damping 系数0.707)。 最终的抖动 (TJ) 的测试结果是在误码率 为10-12条件下，快速的提取得到。例如， RJ (峰峰值) 的推算是RJ的测量结果 (RMS 值) 乘以14.069 得到的。
测试夹具
– 探测应该尽量靠近芯片或者链接器
– Host 测试: A Plug or B Receptacle + Short USB3 Cable – Device 测试: A Receptacle + Short USB3 Cable
DSA70000B
Tx Channel CTLE Rj- Dj- Tj Eye Height
•
24
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB3.0TX其它参数手动测试
25
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB 3.0 TX 自动测试解决方案
USB 3.0 TekExpress Automation Software Opt. USB-TX
•
For Host Tx/Rx Testing
– – A Plug B Receptacle + Short USB3 Cable A Receptacle + Short USB3 Cable
•
For Cable Testing
– – – A Receptacle B Receptacle USB 2.0 for X-Talk
2 2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB 行业领导地位
• • • •
Tektronix 是第一家推出 USB 2.0测试方案的公司 唯一对Wimedia USB物理层测试提供 测试步骤方法 (MOI) 数百万被Tektronix测试方案认证过的USB设备 Tektronix 是唯一参与 USB 3.0 规范制定的测试测量仪器公司!
•
•
泰克提供了完整的滤波器供用户来对参考 测试通道建立模型。
参考测试通道仿真模型
– – – 后背板通道模型 （通道损耗影响较大） 前面板通道模型（通道反射影响 较大） 线缆模型 （3米）
•
17
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
CTLE 均衡
A Receptacle mated with A Plug
•
For Device Tx/Rx Testing
–
•
For De-Embed
–
Manufactured on single flat
27
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
15
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
参考测试通道及其仿真模型
•
测试环境需要有参考线缆，参考测试通道 等实物，这对于测试者来说是一个比较麻 烦的问题，因为它们不容易获取 。 在USB官方网站上有有关参考测试通道模 型的touchstone文件，测试用户据此可以模 拟参考测试通道的行为，测试点也可以改 为TP1’
3
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
SuperSpeed USB出现的原因?
• • •
USB 2.0 对于大多数产品来说是适合的… 新出现的应用将会受益于高性能. 大量的数字多媒体文件传输需要更快的性 能
Source: USB-IF
测试DUT的信号发出后经过3米的参考线缆和参考测试通道的损耗，可能导致在接收端 的眼图会完全闭合 USB3.0规范允许在接收端使用均衡技术来获得眼图以对系统进行时间和幅值相关的测 试 连续时间线性均衡器进行仿真，简称CTLE(Continuous time linear equaliztion)均衡器
•
• • •
UI
差分峰值输出电压 预加重差分输出电压比 Delta DC 共模电压
•
• • •
AC共模电压
最小脉宽 最大斜率 SSC调制率
•
SSC deviation
12
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB3.0 TX测试码型
USB3.0 物理层 架构
•
Dual Bus Architecture（双总线架构）
•
USB 线缆结构
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2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB3.0与2.0比较
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2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB 3.0 关键考虑事项
•
需要接收端段测试
– – 抖动容限 SSC, 异步参考时钟 会导致协调 性问题
•
信道关键考虑事项
– – 需要考虑传输线缆影响 早起设计需要对信道做软件仿真
12英寸长走线 接收端眼图闭合 均衡
• • 发射端去加重 接收端连续时间线性均衡器 (CTLE)
•
一些新挑战
– – –
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2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
JTF and CDR
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2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB3.0 抖动，眼图手工测试方法
• • • • •
测试码型：CP0 测试点： TP1’ 1M UI PLL设置：自定义带宽，2阶，阻尼系数： 0.707，LoopBW：10MHz；Bitrate：5Gbps 调用带有通道模型和CTLE均衡的滤波器 及示波器设置文件：如 USB3_Front_Cable_Device_CTLE.flt 运行DPOJET，生成测试结果报告
•
SuperSpeed
– 5.0GT/s (10X 速度递增) – 有SSC – 4 个走线做信号传输
• • • • 2个发射2个接收 单向链 接 全双工 屏蔽双绞线
– DC 耦合总线 – NRZ 编码
– AC 耦合总线 – 8b/10b 编码
Source: USB-IF
6 2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
usb30rev10specification17tektronixtrainingcourseusb30training2011121参考测试通道及其仿真模型测试环境需要有参考线缆参考测试通道等实物这对于测试者来说是一个比较麻烦的问题因为它们不容易获取在usb官方网站上有有关参考测试通道模型的touchstone文件测试用户据此可以模拟参考测试通道的行为测试点也可以改为tp1泰克提供了完整的滤波器供用户来对参考测试通道建立模型
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
泰克完整的一致性通道模型及CTLE均衡滤波器测试选择
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2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
Tektronix 发射端 MOI (测量操作方法)
•
• • •
一键自动测试完成USB3.0发送端必测项 和选测项。 测试时间快，执行所有的USB 发送端测 试，不超过5分钟。 对分析参数的完全控制使执行一致性测 试和调试无缝整合。
•
提供按照USB3.0规范预定义的CTLE滤 波器，可以使用SDLA软件来自定义 CTLE滤波器。
软件通道仿真模型覆盖主通道后背板， 前面板，线缆和设备通道。
•
测试策略
– – 高性价比的工具 灵活的方案
Source: USB 3.0 Rev 1.0 Specification
10
2011ng Course USB 3.0 Training
USB3.0一致性测试
TX - 发送端测试
USB3.0 TX测试
• •
眼图 抖动
5
2011/1/21
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Super Speed USB 和High Speed USB电气层比较
•
High-Speed
– 480MT/s – 没有SSC – 2 个走线做信号传输
• • • • 发射和接收用同一个走线 1 双向链接 半双工 非屏蔽双绞线
4 2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB 3.0 时间表 & Tektronix 参与状况
今天
2008
2009
Intel PIL
2010
2111
Test Vendor Compliance Group Participation
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2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
CTLE 均衡
•
CTLE：系统传输函数简单， 实现方便，带宽容易设定，不会加大抖动。使用泰克的SDLA软件可以 非常方便的实现特定的均衡要求。
Far End Eye
After CTLE
19
2011/1/21
April 09 0.5 Test Spec
USB-IF Plugfests
Spec Release
发展阶段 整合阶段
–
规范制定
芯片阶段
– –
产品发展 USB-IF 工具发展
Tektronix 测试方案 更新
– – – Chapter 5 – 线缆 Chapter 6 – 发射端、接收端、信道 Chapter 7 – 协议 (合作伙伴方案)
At Far End of Channel
CTLE
Transmit Channel
TP1’
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2011/1/21
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发射端测量的一些有用信息
•
At Transmitter Pads
发射端测量需要通道反嵌
Source: USB 3.0 Rev 1.0 Specification
• • • •
在 TP1’探测信号 用FIR滤波器仿真发射端到TP1的通道 在软件里应用 CTLE 进行一致性测试：Eye Height ;Dj-DD; Rj-DD;Tj
TP1’
+5V/Gnd USB3 RX
DUT
Plug A
Type A
USB3 TX
VBUS USB3_Tx
Tx Channel
TP1’
完整的USB 3.0 发射端测试方案
DPO/DSA70000B 系列示波器
+5V/Gnd
• • • •
Tektronix Super Speed USB 夹具 12.5 GHz 带宽实时示波器 覆盖5 次谐波 分析软件用来做验证和调试
– DPOJET 带 USB3选件
Type A Receptacle Type A Plug
• •
CP0码型：D0.0的加扰序列，用于测试确定性抖动。 CP1码型：无加扰的D10.2，适合测试随机性抖动
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2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
标准发射端测试
• •
在 TP1点测量 需要硬件参考线缆和测试通道
•
…或者在 TP1’ 有发射路径通道仿真
使用综合报告详细记录测试的容限和pass/fail 结果，快速验证测试状态
DPOJET 验证/调试
•
•
TekExpressTM 自动测试
26 2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
Tektronix USB 3.0 Matched Fixture Kit
高速信号完整性工程师培训课程
USB 3.0物理层一致性测试验证
日程
• •
简介 USB 3.0 SuperSpeed
– – – – 发送端 接收端 线缆 协议
Disclaimer: The material and content that describes specific details of the USB 3.0 specification (and SuperSpeed logo) belong to the USB 3.0 Promoters. Tektronix is not speaking or presenting on behalf of the USB 3.0 Promoters.
USB2.0 A and B
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2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB3.0 抖动，眼图测试要求
• • • •
抖动和眼图测试需要在连续的1 百万个UI 中进行， 需要使用均衡处理 时钟恢复参数设置 (二阶PLL，带宽 10MHz，damping 系数0.707)。 最终的抖动 (TJ) 的测试结果是在误码率 为10-12条件下，快速的提取得到。例如， RJ (峰峰值) 的推算是RJ的测量结果 (RMS 值) 乘以14.069 得到的。
测试夹具
– 探测应该尽量靠近芯片或者链接器
– Host 测试: A Plug or B Receptacle + Short USB3 Cable – Device 测试: A Receptacle + Short USB3 Cable
DSA70000B
Tx Channel CTLE Rj- Dj- Tj Eye Height
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Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB3.0TX其它参数手动测试
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Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB 3.0 TX 自动测试解决方案
USB 3.0 TekExpress Automation Software Opt. USB-TX
•
For Host Tx/Rx Testing
– – A Plug B Receptacle + Short USB3 Cable A Receptacle + Short USB3 Cable
•
For Cable Testing
– – – A Receptacle B Receptacle USB 2.0 for X-Talk
2 2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
USB 行业领导地位
• • • •
Tektronix 是第一家推出 USB 2.0测试方案的公司 唯一对Wimedia USB物理层测试提供 测试步骤方法 (MOI) 数百万被Tektronix测试方案认证过的USB设备 Tektronix 是唯一参与 USB 3.0 规范制定的测试测量仪器公司!
•
•
泰克提供了完整的滤波器供用户来对参考 测试通道建立模型。
参考测试通道仿真模型
– – – 后背板通道模型 （通道损耗影响较大） 前面板通道模型（通道反射影响 较大） 线缆模型 （3米）
•
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Tektronix Training Course USB 3.0 Training
CTLE 均衡
A Receptacle mated with A Plug
•
For Device Tx/Rx Testing
–
•
For De-Embed
–
Manufactured on single flat
27
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
15
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
参考测试通道及其仿真模型
•
测试环境需要有参考线缆，参考测试通道 等实物，这对于测试者来说是一个比较麻 烦的问题，因为它们不容易获取 。 在USB官方网站上有有关参考测试通道模 型的touchstone文件，测试用户据此可以模 拟参考测试通道的行为，测试点也可以改 为TP1’
3
2011/1/21
Tektronix Training Course USB 3.0 Training
SuperSpeed USB出现的原因?
• • •
USB 2.0 对于大多数产品来说是适合的… 新出现的应用将会受益于高性能. 大量的数字多媒体文件传输需要更快的性 能
Source: USB-IF