USB 3.0接收端測試
USB 3.0接收端測試類似于其它高速串行總線接收端的一致性測試，一般分為三個階段，開始是受壓眼圖校準，然后是抖動容限測試，最后是分析。下面讓我們看看這個過程的流程圖（圖4）。
受壓眼圖校準使用最糟糕信號，這個信號通常在垂直方向（通過增加的抖動）和水平方向（通過將幅度設置為接收端在部署時能看到的最低值）都有損傷。當任何測試夾具、電纜或儀器發生改變時都必須執行受壓眼圖校準。
抖動容限測試將校準后的受壓眼圖用作輸入，然后施加更高頻率帶來的附加正弦抖動（SJ）。這種SJ將作用于接收端內的時鐘恢復電路，因此不僅使用最差信號條件測試了接收端，而且時鐘恢復也得到了明確的測試。最后，通過分析評估測試完成后是否需要執行額外的設計任務才能達到一致性。
受壓眼圖校準過程首先要用一致性夾具、電纜和通道設置好測試設備（圖5）。下一步是反復測量和調整各種類型的外加應力，如抖動。校準步驟執行時不需要DUT，但需要一致性測試夾具、通道以及測試設備產生的特定數據圖案。測試儀器應能執行兩種功能——能夠增加各種應力的圖案發生功能，以及抖動和眼圖測量等信號分析功能。
校準受壓眼圖時必須完成三種損傷校準：RJ、SJ和眼圖高度。每種校準都要求對圖案發生器和分析儀進行特定的設置。對每組電纜、適配器和儀器也必須做一次受壓眼圖校準。
由于使用不同的適配器和參考通道組，主機和設備將經過不同的受壓眼圖校準過程。一旦完成后，校準眼圖的設置可以重復使用，只有當設備設置發生改變時才必須做再次校準。
額外的圖案發生器要求
前面已經介紹了要求校準的全部事項，下面讓我們再看看每步校準對圖案發生器的附加要求，包括使用的數據圖案、去加重程度、SSC是否應激活等。在受壓眼圖校準方案中，列出了兩種圖案，即CP0和CP1。表3列出了所有的USB 3.0一致性圖案供參考。
CP0是一種8b/10b編碼、PRBS-16數據圖案（將D0.0字符送到USB 3.0發送端中進行擾碼和編碼的結果）。經過8b/10b編碼后，最長的連1或連0長度從PRBS-16圖案中的16比特減少到了5個比特。CP3是類似于8b/10b編碼過的PRBS-16的圖案，其中包含最短（單個比特）和最長的相同比特序列。
USB 3.0接收端測試
USB 3.0接收端測試類似于其它高速串行總線接收端的一致性測試，一般分為三個階段，開始是受壓眼圖校準，然后是抖動容限測試，最后是分析。下面讓我們看看這個過程的流程圖（圖4）。
受壓眼圖校準使用最糟糕信號，這個信號通常在垂直方向（通過增加的抖動）和水平方向（通過將幅度設置為接收端在部署時能看到的最低值）都有損傷。當任何測試夾具、電纜或儀器發生改變時都必須執行受壓眼圖校準。
抖動容限測試將校準后的受壓眼圖用作輸入，然后施加更高頻率帶來的附加正弦抖動（SJ）。這種SJ將作用于接收端內的時鐘恢復電路，因此不僅使用最差信號條件測試了接收端，而且時鐘恢復也得到了明確的測試。最后，通過分析評估測試完成后是否需要執行額外的設計任務才能達到一致性。
受壓眼圖校準過程首先要用一致性夾具、電纜和通道設置好測試設備（圖5）。下一步是反復測量和調整各種類型的外加應力，如抖動。校準步驟執行時不需要DUT，但需要一致性測試夾具、通道以及測試設備產生的特定數據圖案。測試儀器應能執行兩種功能——能夠增加各種應力的圖案發生功能，以及抖動和眼圖測量等信號分析功能。
校準受壓眼圖時必須完成三種損傷校準：RJ、SJ和眼圖高度。每種校準都要求對圖案發生器和分析儀進行特定的設置。對每組電纜、適配器和儀器也必須做一次受壓眼圖校準。
由于使用不同的適配器和參考通道組，主機和設備將經過不同的受壓眼圖校準過程。一旦完成后，校準眼圖的設置可以重復使用，只有當設備設置發生改變時才必須做再次校準。
額外的圖案發生器要求
前面已經介紹了要求校準的全部事項，下面讓我們再看看每步校準對圖案發生器的附加要求，包括使用的數據圖案、去加重程度、SSC是否應激活等。在受壓眼圖校準方案中，列出了兩種圖案，即CP0和CP1。表3列出了所有的USB 3.0一致性圖案供參考。
CP0是一種8b/10b編碼、PRBS-16數據圖案（將D0.0字符送到USB 3.0發送端中進行擾碼和編碼的結果）。經過8b/10b編碼后，最長的連1或連0長度從PRBS-16圖案中的16比特減少到了5個比特。CP3是類似于8b/10b編碼過的PRBS-16的圖案，其中包含最短（單個比特）和最長的相同比特序列。
CP1是用于RJ校準的時鐘圖案。許多儀器在RJ測量時采用dual-Dirac隨機與確定性抖動分離方法。使用時鐘圖案可以避免dual-Dirac方法的一些缺陷，例如將DDJ報告為RJ，特別是針對長圖案。通過使用時鐘圖案，作為ISI結果的DDJ將從抖動測量中消除，從而形成更精確的RJ測量結果。
在圖案發生器和分析儀之間的有損通道（即USB 3.0參考通道和電纜）將導致垂直和水平方向表現為眼圖關閉的頻率相關損耗（圖6）。為了解決這種損耗問題，需要使用發送端去加重技術提升信號中的高頻分量，從而使BER為10-12或更高的工作鏈路有足夠好的接收眼圖。
從這些眼圖可以看出，沒有去加重時所有幅度名義上都是相同的。采用去加重后，跳變沿比特的幅度要高于非跳變沿比特的幅度，從而有效提升了信號的高頻分量。
在通過有損通道和電纜后，沒有經過去加重處理的信號將受到碼間干擾（ISI）的影響，眼圖開度要比經過了去加重的信號小。同時，采用去加重的信號是全開的。從這里可以看出，去加重程度會影響ISI和DDJ的程度，進而影響接收端的眼圖開度。
在同步數字系統（包括USB 3.0）中經常使用SSC來減小電磁干擾（EMI）。如果不使用SSC，數字流頻譜中的載頻（即5Gbps）及其諧波處會出現大幅度的尖峰，并且有可能超過調整極限（圖7）。
為了防止出現這個問題，可以用SSC擴展頻譜能量。在這個案例中載頻被一個三角波所調制。用于接收端測試的頻率“擴展”量是5000ppm或25MHz，頻率調制周期為33kHz或每隔30μs，即三角波的一個周期。經過SSC后，頻譜中的能量得到了擴展，不會再有單個頻率破壞規范極限。
如前所述，USB 3.0中的接收側均衡可以改善被碼間干擾損傷的信號，這種碼間干擾是由于參考通道和電纜中的頻率相關損耗引起的。這種概念等同于去加重——通過信號處理方法提升信號中的高頻分量。
雖然設備或主機中的接收端均衡電路與具體實現有關，但USB 3.0標準為一致性測試規定了CTLE（圖8）。這種CTLE必須在進行一致性測試測量（都是針對發送端測試，在本例中是接收端受壓眼圖校準）之前，由誤碼率測試儀（BERT）或示波器等參考接收端實現，并且通常采用軟件模擬的方式。
使用CTLE模擬進行抖動測量主要影響由信號處理方法引起的抖動，即ISI。CTLE模擬不影響與數據圖案（如RJ和SJ）不相關的抖動分量，雖然根據一致性測試規范（CTS）這兩種測量都要求使用CTLE。另一方面，眼圖高度會直接受到影響，因為ISI影響測量。
抖動測量時必須使用具有一致性抖動轉移函數（JTF）的時鐘恢復“黃金PLL”，如圖9中的藍線所示。JTF表明了有多少抖動從輸入信號轉移到下游分析儀。在本例中，-3dB截止頻率是4.9MHz。
在更低的SJ頻率（沿著JTF的傾斜部分，此處的PLL環路響應是平坦的），恢復時鐘跟蹤數據信號上的抖動。這樣，相對于時鐘的數據抖動將按照JFT得到衰減。在較高的SJ頻率點，JTF變平，PLL響應向下傾斜，信號中的SJ部分被轉移到下游分析儀。除了受壓眼圖校準期間的SJ外，所有測量都規定要使用一致性JTF。
一旦受壓眼圖完成校準，接收端測試就可以開始了。USB 3.0與以前的USB 2.0不同，要求進行BER測試。采用抖動容限測試形式的BER測試僅是接收端測試要求的測試項目。抖動容限測試使用最差輸入信號條件試驗接收端（受壓眼圖的校準見前面部分）。在受壓眼圖頂部，圍繞JTF的-3dB截止頻率且覆蓋一定頻率范圍的一系列SJ頻率和幅度被注入測試信號，同時由誤碼檢測器監視接收端的錯誤或比特誤碼，并計算BER。
本文小結
隨著USB 3.0開始走向主流，需要對發送端和接收端進行成功的一致性和認證測試，這是將新產品推向市場的關鍵。這些產品不僅要求能與其它USB 3.0設備一起工作，而且要滿足消費者對各種條件下的性能和可靠性的期望值。
性能的急劇提高帶來了許多新的測試要求，也使得設計和認證比前代標準更具挑戰性。幸運的是，有一整套測試工具和資源可以用來協助SuperSpeed USB商標認證。