USB 几种常规眼图测试(USB 信号完整性测试)
USB眼图测试通常用于评估USB信号的质量和传输性能。眼图测试主要分为以下几类:
High speed 测试
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PHY测试:这是USB物理层(PHY)的眼图测试,主要针对信号完整性和抖动等参数进行测量。PHY测试会直接分析数据线(如D+/D-)的信号波形,评估信号在传输过程中受到的干扰、失真以及反射。通过这些测试,可以确定PHY是否符合USB标准的信号要求。(针对的device或者host)
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HOST测试:这是针对USB主机(Host)的眼图测试。通常是在主机端的发送或接收端进行测量,确保主机的信号符合USB规范的幅度、上升/下降时间、抖动等参数要求。此类测试会验证主机的信号质量,以保证主机和设备之间的稳定通信。
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近远端测试;(device测试)针对USB设备端的眼图测试。通常用于验证设备发送和接收的信号质量,确保其符合USB规范。尤其在高速(HS)和超高速(SS)模式下,信号的抖动、幅度、上升/下降时间等都需要满足标准要求,以保证与主机通信的稳定性
Super speed 测试:
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PHY测试:这是USB物理层(PHY)的眼图测试,主要针对信号完整性和抖动等参数进行测量。(针对的device或者host)
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HOST测试:这是针对USB主机(Host)的眼图测试。通常是在主机端的发送或接收端进行测量,确保主机的信号符合USB规范的幅度、上升/下降时间、抖动等参数要求。此类测试会验证主机的信号质量,以保证主机和设备之间的稳定通信。
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近远端测试;(device测试)针对USB设备端的眼图测试。通常用于验证设备发送和接收的信号质量,确保其符合USB规范。尤其在高速(HS)和超高速(SS)模式下,信号的抖动、幅度、上升/下降时间等都需要满足标准要求,以保证与主机通信的稳定性
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接收端(RX)测试:这是模拟接收端如何解码信号的眼图测试。该测试专注于设备在接收数据时的信号质量,评估噪声、信号幅度、误码率(BER)等关键参数,确保接收端能够正确识别信号。
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发送端(TX)测试:针对发送端输出信号的眼图测试。该测试评估发送端信号的幅度、对称性、抖动和信号过冲/下冲情况,确保发送端的信号在长距离传输时不易失真。
HUB测试:针对USB集线器(Hub)的眼图测试。USB Hub作为一个中继设备,它的信号质量会影响链路上多个设备的通信。因此,Hub的眼图测试要求更高,特别是在多层Hub链路时。Hub测试会关注不同端口的信号一致性、抗干扰能力和数据转发的稳定性。
连接器和电缆测试:针对USB连接器和电缆的眼图测试,用于验证其对信号传输的影响。这类测试会关注电缆和连接器的阻抗匹配、插入损耗和反射损耗,确保整体链路的信号质量。
EMI/EMC测试:虽然不是严格意义上的眼图测试,但在高频信号中EMI(电磁干扰)和EMC(电磁兼容性)测试会影响信号的完整性。通过这种测试,可以评估设备的信号抗干扰能力,以减少外部电磁环境对USB信号的影响。
- 开口高度(Eye Height):
通常是指眼图中高电平部分的电压(V_H)与低电平部分的电压(V_L)之间的差值。
例如,USB 3.0的高电平电压一般在2.5V到3.6V之间,低电平电压通常在0V到0.3V之间。
- 开口宽度(Eye Width):
这不是电压,而是表示在时间上开口的持续时间。尽管与电压无关,但开口宽度与信号在特定电平上保持的时间有关。
在USB眼图中,RX和TX电平代表的是不同的电压状态,分别对应于眼图的不同位置:
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TX Level:
- 高电平(V_H):对应眼图中顶部的电压水平,表示发送信号为逻辑“1”时的电压。
- 低电平(V_L):对应眼图中底部的电压水平,表示发送信号为逻辑“0”时的电压。
- 开口高度(Eye Height)是这两个电平之间的差值,即 ( V_H - V_L )。
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RX Level:
- 接收高电平(V_RH):对应眼图中的顶部部分,表示接收端解码逻辑“1”时的电压。
- 接收低电平(V_RL):对应眼图中的底部部分,表示接收端解码逻辑“0”时的电压。
- 接收端的开口高度(Eye Height)同样是 ( V_{RH} - V_{RL} )。
在理想情况下,TX电平应在接收端被正确接收为RX电平,以保证数据的准确解码。开口的大小和形状反映了信号的完整性和质量,理想情况下RX和TX电平应该尽量接近。
TX驱动电平会直接影响眼图的开口特性。具体来说,TX驱动电平对眼图开口的影响主要体现在以下几个方面:
TX驱动电平会直接影响眼图的开口特性。具体来说,TX驱动电平对眼图开口的影响主要体现在以下几个方面:
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开口高度(Eye Height):
- 较高的TX驱动电平通常会增加开口高度,因为发送的高电平信号更强,电压差增大,从而使得眼图中“眼睛”的开口更大。
- 这意味着更容易区分逻辑“0”和逻辑“1”,提高了信号的可读性和稳定性。
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开口宽度(Eye Width):
- TX驱动电平过低可能导致信号在接收端不够强,从而影响信号的上升和下降时间,导致开口宽度变窄。
- 信号宽度的减小可能会导致接收端在错误的时间采样,从而增加误码率。
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抖动和失真:
- 较低的TX驱动电平可能导致更高的抖动和失真,这会进一步影响开口的形状和大小。
- 抖动增加会导致开口变得模糊,影响信号解码的可靠性。