USB3测试
USB3.0 物理层接收端与发送端的测试方法
一、USB3.0 接收端 (Receiver) 测试
由于 USB3.0 速率高达 5Gbps，接收机测试成为必测项目，包括误码率测试和接收机抖动容限测试两部分。
1. 两种 Receiver 测试方法
Receiver Compliance 测试需使用误码率测试仪 (BERT)，例如力科的 PeRT3。BERT 由码型发生器 (Pattern Generator) 和误码检测器 (Error Detector) 组成。
方法一：传统 BER 测试方法
- 示意图：码型发生器 → 添加抖动 → 参考测试信道 → DUT RX (设为 retimed loopback 模式) → DUT TX → 误码检测器。
- 特点：误码判定在 BERT 端（DUT 外部）进行，是串行信号接收端测试的常用方法。
方法二：Loopback BERT 方法
- 示意图：码型发生器 → DUT RX (工作在 Loopback BERT 模式) → 内部误码计数并存入误码寄存器 → 仪器（如 PeRT3）直接读取寄存器。
- 特点：误码判定在 DUT 内部进行，测试仪器读取内部误码寄存器。
力科的 PeRT3 同时支持以上两种测试方法。
两种测试方法对比，前者是串行信号接收端测试通常使用的传统方法，其误码判定在BERT端，即在DUT的外部进行BER测试；后者是USB3.0芯片接收端直接测量误码率，测试仪器读取待测试芯片的误码寄存器来了解误码值，即DUT内部进行BER测量。力科的PeRT3同时支持以上两种测试方法。
2. 力科接收机测试方案 —— PeRT3
PeRT3 (Protocol-enabled Receiver and Transmitter Tolerance Tester) 具备 BERT 的码型发生与误码检测功能，并可注入不同频段的随机抖动 (RJ) 和固有抖动 (SJ)。其协议层分析能力可对 DUT 进行初始化和遥控，控制环回模式，加速测试。
- 配套设备：PeRT3 与实时示波器 SDA813Zi 配合，后者用于校准输出信号的幅度、去加重和抖动等参数。
- 测试参数要求 (BER = 10^-12)：
- 信号峰峰值 > 750mV
- -3dB 去加重
- 随机抖动 (RJ) RMS：0.0121UI (即 2.42ps)
- 正弦抖动 (SJ) 频率与峰峰值：
| 频率 | 抖动峰峰值 |
|---|---|
| 500kHz | 2UI |
| 1MHz | 1UI |
| 2MHz | 0.5UI |
| 4.9MHz | 0.2UI |
| 50MHz | 0.2UI |
- 测试耗时：规范要求的 5 个频点完整测试约需 50 分钟。为加快验证，可采用快速方法，仅测量到 BER = 10^-5，约 30 秒完成 5 个频点测试。
- 结果判断：若所有频点测得的误码抖动幅度（红点）均在规范要求线（黑线）之上，则抖动容限合格。
二、USB3.0 发送端 (Transmitter) 测试
Transmitter 测试需 12.5GHz 以上带宽示波器（如力科 SDA813Zi，13GHz 带宽，最高 80GS/s 采样率），配合 QualiPHY 一致性测试软件、眼图医生和测试夹具。
1. 测试夹具去嵌
- 问题：测试夹具会引入损耗和反射，恶化信号。
- 解决方案：使用力科眼图医生的夹具去嵌功能，输入夹具的 S 参数模型，计算出无夹具时的真实波形与眼图，使测量更准确。
2. QualiPHY 自动化测试项目
QualiPHY 软件可自动化执行以下测试并生成报告：
差分电压摆幅测试
- 目的：验证差分信号峰峰值是否在 0.8V - 1.2V 之间。
- 码型：DUT 发送 CP8 码型（50-250 个连续 1 和 0 交替，无去加重）。
去加重比值测试
- 目的：验证去加重程度是否在 -3dB 到 -4dB 之间。
- 码型：DUT 发送 CP7 码型（添加了去加重）。
眼图与抖动测试
- 测试点：信号经过参考测试信道（long/short channel 或 3 米电缆）后的 TP1 点。
- 码型：
- 眼图测试：CP0 (扰码的 D0.0)
- 抖动测试：CP0 (测确定性抖动 Dj) 或 CP1 (D10.2，测随机抖动 Rj)
- CTLE 均衡：由于远端信号眼图可能闭合，需仿真 DUT 内部的 CTLE 均衡器处理后，再测量眼图与抖动。眼图需从连续 1 百万个比特叠加生成，力科示波器仅需 2 秒。
扩频时钟 (SSC) 测试
- 目的：验证扩频时钟的调制频率和频偏。
- 码型：DUT 发送 CP1 (D10.2，2.5GHz 时钟)。
- 规范要求：调制频率 30-33kHz，频偏 0ppm 到 -5000ppm。
三、USB3.0 使用的 CTLE 均衡器
CTLE (Continuous Time Linear Equalizer) 是 USB3.0 接收端内置的线性均衡器。力科眼图医生集成了 USB3.0 规范的 CTLE 参数，可仿真均衡后的信号，评估信道性能。
四、总结
力科提供了完整的 USB3.0 物理层测试方案：
- 发送端：SDA813Zi 示波器 + QualiPHY 软件 + 眼图医生（含去嵌和 CTLE 均衡）。
- 接收端：PeRT3（BERT + 协议分析）配合示波器校准。
该方案可快速验证抖动容限、误码率、眼图、去加重等关键指标，加速 USB3.0 产品的设计与调试。
参考文献
- Universal Serial Bus 3.0 Specification, Revision 1.0.
- USB3.0 Electrical Compliance Methodology White Paper, Revision 0.5.
- LeCroy USB3.0 Datasheet.
https://blog.csdn.net/weixin_34121505/article/details/119022992
