均衡考虑事项
由于有较大的通道衰减,SuperSpeed USB要求采用某种形式的补偿机制来打开接收端的眼图。发送端一般采用去加重形式的均衡技术。归一化的去加重比率在线性刻度下规定为3.5dB或1.5x。举例来说,当跳变沿比特电平为150mVp-p时,非跳变沿比特电平将为100mVp-p。
CTLE一致性均衡实现包括裸片上的有源接收端均衡或无源高频滤波器(比如电缆均衡器中使用的滤波器)。这种模型非常适合用于一致性测试,因为在描述转移函数时非常简单。CTLE实现在频域有一组极点和零点,因此在目标频率处会出现峰值。
CTLE实现对设计而言更加简单,并且比替代性技术消耗更低的功率。然而,在某些情况下,由于适配性、精度和噪声放大等方面的限制,它们可能还不够。其它技术包括前馈均衡(FFE)和判定反馈均衡(DFE),这些技术使用经比例因子加权的数据样本来补偿通道损耗。
CTLE和FFE都是线性均衡器,因此都会由于高频噪声的提升而出现信噪比的劣化。然而,DFE在反馈环路中使用非线性元件,因而能最大限度地减少噪声放大,补偿码间干扰(ISI)。图3所示例子显示了经过显著通道衰减后的5Gbit/s信号以及使用去加重、CTLE和DFE技术均衡过的信号。
USB 3.0接收端测试
USB 3.0接收端测试类似于其它高速串行总线接收端的一致性测试,一般分为三个阶段,开始是受压眼图校准,然后是抖动容限测试,最后是分析。下面让我们看看这个过程的流程图(图4)。
受压眼图校准使用最糟糕信号,这个信号通常在垂直方向(通过增加的抖动)和水平方向(通过将幅度设置为接收端在部署时能看到的最低值)都有损伤。当任何测试夹具、电缆或仪器发生改变时都必须执行受压眼图校准。
抖动容限测试将校准后的受压眼图用作输入,然后施加更高频率带来的附加正弦抖动(SJ)。这种SJ将作用于接收端内的时钟恢复电路,因此不仅使用最差信号条件测试了接收端,而且时钟恢复也得到了明确的测试。最后,通过分析评估测试完成后是否需要执行额外的设计任务才能达到一致性。
受压眼图校准过程首先要用一致性夹具、电缆和通道设置好测试设备(图5)。下一步是反复测量和调整各种类型的外加应力,如抖动。校准步骤执行时不需要DUT,但需要一致性测试夹具、通道以及测试设备产生的特定数据图案。测试仪器应能执行两种功能——能够增加各种应力的图案发生功能,以及抖动和眼图测量等信号分析功能。