USB 3.0 线缆和连接器的阻抗和插损测试
USB3.0 Protocol Test
数据分析处理报告
错误及其时间状态的报告
USB 3.0: 信号快速锁存
5Gbyte/s的传输速率 类似于 PCI Express 2.0
包含8b/10b编码,会有数据的不规则性 (LFSR), 扩展时钟（SSCSpread spectrum clock）, 及极性的不同。
链接初始化
USB3.0与2.0的比较表说明
在总线拓展方面，USB3.0与USB2.0均采用阶层星型拓扑结构， 如下图：
USB3.0与USB2.0传输方式比较表
特征 USB3.0 USB2.0 一次 / 125µS SOF (Start Of Frame) 无
控制传输 (EP0 默认)
允许最大包容量 ： 512Byte 允许的突发变化次数 ： 1 序号 ： 0～31 支持流控制 (ERDY)
USB3.0的广泛应
用
About USB3.0 Test
LeCroy USB3.0 Solution
Voyager M3i(用来测试链路层， 传输层及应用层的协议分析仪)
PERT3 (Protocol-enabled Receiver and Transmitter Tolerance Tester）（用来测试 RX 的误码率分析仪) SDA813 or SDA816Zi (用来测试 TX的示波器）
TSEQ (RX_EQ)
TS1 – 主动Polling TS2 – Polling 设置 Detect Logical Idle – 在退到U0状态前必须侦测是否有逻辑空闲(Idle) Exit Polling to U0
Rx.Detect 是在LTSSM中为Downstream端及Upstream端的电源状 态，同时也是Downstream与Upstream端在出问题进行热启动时 的状态。Rx.Detect的目地是侦测接收者传输时的电阻变化情况从 而了解设备是否在工作状态，并且会由Upstream与Downstream 端在热重启后同步默认的状态 .
USB3.0的测试难点与物理层测试探讨
2002年Intel将U SB2.0端口整合到计算机南桥芯片ICH4上的举动，推动了USB2.0的普及。
USB2.0版本支持三种速率：高速480Mbps、全速12Mbps以及低速1.5Mbps。
随着电子行业的快速发展，480Mbps对于蓝光DVD、高清视频、TB级别大容量硬盘的数据传输而言已经稍显不足，于是在2008年11月，HP、Intel、微软、NEC、ST-NXP、TI等公司联合起来正式发布了USB3.0的V1.0规范。
USB3.0又称为SuperSpeed USB，比特率高达5Gbps，如图1所示，使用USB2.0拷贝25GB的文件需要14分钟，3.0却只需70秒左右，而25GB恰好是单面单层蓝光光盘的容量。
USB3.0预计将在2011年逐步在计算机和消费电子产品中亮相，因此目前就USB 3.0的测试问题展开讨论十分必要。
本文在介绍USB 3.0测试难点以及力科解决方案的同时，也将就USB3.0的物理层测试内容进行重点讨论。
图1：USB2.0与USB3.0的速度对比USB3.0 的测试难点目前在USB3.0的物理层测试中主要存在以下难点：1. 发送端(TX)的全部测试需要不同的兼容性测试码型(全部测试需要CP0/CP1/CP7/CP8)，而对于USB3.0的板级开发工程师来说，去配置PUT发送出不同的测试码型比较困难；2. 接收端(RX)的测试需要让待测试产品(PUT)进入环回(Loopback)模式，而板级开发工程师很难让PUT的芯片进入环回模式来测试其误码和抖动容限；3. TX和RX都是兼容性测试的必测项目，但是目前的测试方案需要多台仪器，TX和RX的测试结果分别出现在两台仪器上，生成两个独立的测试报告，测试的配置和操作过程非常复杂，完成全部项目测量需要很长时间。
解决上述难点，可以考虑采用力科最新的USB3.0物理层测试方案。
图8、9即为力科USB3.0的解决方案示意图，测试仪器和附件由带宽13GHz以上的示波器、PeRT3、RF Switch、USB3.0测试夹具等组成。
usb电源线拉力测试标准
usb电源线拉力测试标准
USB电源线拉力测试标准通常遵循以下几个方面：
1. 插拔测试：测试插座的插入力和拔出力是否满足要求，常见的测试次数为5000次。
2. 张力测试：测试电源线承受的拉力是否满足要求，常见的测试要求为不少于50N。
3. 弯曲测试：测试电源线在弯曲过程中的耐久性和连接性是否满足要求，常见的测试要求为在一定的弯曲半径下进行一定次数的弯曲测试，如10000次。
4. 扭转测试：测试电源线在扭转过程中的耐久性和连接性是否满足要求，常见的测试要求为在一定角度下进行一定次数的扭转测试，如10000次。
5. 插拔力测试：测试插入和拔出电源插头时需要的力是否满足要求，一般要求插入力不超过20N，拔出力不超过10N。
需要注意的是，具体的测试标准可能会因不同的标准制定机构、测试设备和测试要求而有所不同。
因此，在进行相关测试之前，最好参考相关的标准和规范，以确保测试的准确性和可靠性。
示波器测试USB3.0端到端完整测试解决方案
7
几种常用测试码型
CP0
CP1
CP7
CP8
8
USB3.0 夹具反嵌
提高测量电压摆幅和 去加重比值的精度
Eye Doctor software
发送端测量到的信号
通过夹具后测量到的信号，幅 度和边沿斜率发生改变
夹具反嵌后测量可以更准确的测量差分电压摆幅和去加重比值 需要输入夹具的S参数
9
9
USB3.0去加重比值测量结果
Step 2: 设置DUT进入Loopback 模式 Step 3: 扫描各个频点的正弦抖动Sj ，测量 BER
Transmit Channel
TP2
27 27
2012/6/20
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Step 1– 校准PeRT3输出的信号
PeRT3 的Tx通过参考信道和参考电缆后连接示波器的两个通道
Transmit Channel
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USB3.0信号的解码
K28.5
D19.1
USB3.0采用了8b/10b编码，力科SDA813Zi标配的 8b10b解码软件可以解码出波形对应的数据和命令
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低频周期信号
Low Frequency Periodic Signaling (LFPS)
LFPS用于USB3两端口之间的通信，频率远低于5Gbps的速率，在低
在TP2点校准
28
2012/6/20
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Step 1– 校准/信道的设置
在TP2点校准幅度、信号状态、抖动 校准过程为：
Signal amplitude set to 800mV-1200mV (optimized for Ref Channel) SSC - 33khz, Triangular, Down spread, between +300/-3700 and +300/
数据线绝缘测试标准
数据线绝缘测试标准
数据线的绝缘测试标准主要关注绝缘阻抗值，这是衡量数据线在一定电压下的绝缘性能的重要参数。
根据相关电气规范，USB线材在测试电压下的绝缘阻抗值应不低于1MΩ（兆欧姆）。
在某些特殊应用中，可能要求更高的绝缘阻抗值。
测试完成后，需要将测得的电流值转换为绝缘阻抗值。
如果绝缘阻抗值达到规定要求，那么可以判定该数据线绝缘性能合格；否则，应判定其不合格。
此外，测试应在干燥、通风的环境中进行，以避免高温等环境因素对测试结果产生影响。
以上信息仅供参考，如需了解数据线绝缘测试标准的更多详细信息，建议咨询电子工程师获取专业的帮助。
usb接口测试标准
usb接口测试标准USB接口测试标准。
USB（Universal Serial Bus）是一种用于连接计算机与外部设备的通用接口标准。
USB接口测试是确保USB设备和主机之间正常通信的重要步骤。
USB接口测试标准是为了保证USB设备在各种环境下都能正常工作而制定的一系列规范和要求。
本文将介绍USB接口测试的标准内容及其重要性。
首先，USB接口测试标准包括物理层测试、传输层测试和协议层测试。
物理层测试主要包括信号完整性测试、电气特性测试、连接器测试等内容，旨在验证USB接口的物理连接是否良好。
传输层测试主要包括端点测试、带宽测试、传输速率测试等内容，用于验证USB接口的数据传输能力。
协议层测试主要包括协议兼容性测试、协议一致性测试等内容，用于验证USB接口是否符合USB协议规范。
其次，USB接口测试标准的重要性不言而喻。
首先，符合USB接口测试标准的设备能够保证与各种主机的兼容性，从而提高设备的通用性和适用性。
其次，通过严格的USB接口测试，可以有效提高USB设备的稳定性和可靠性，减少因接口问题导致的故障率。
此外，USB接口测试还可以有效减少设备的功耗和电磁干扰，提升设备的性能和用户体验。
总之，USB接口测试标准对于保证USB设备的质量和性能至关重要。
只有通过严格的测试，确保设备符合USB接口测试标准的要求，才能够让用户放心使用，并且能够在各种环境下正常工作。
因此，制定和遵守USB接口测试标准是每一个USB设备制造商和用户都应该重视的事情。
在实际的USB接口测试过程中，需要严格遵循相关的测试流程和标准要求，采用专业的测试设备和工具，进行全面而系统的测试。
只有这样，才能够保证USB设备的质量和性能达到标准要求，从而满足用户的需求。
综上所述，USB接口测试标准是保证USB设备质量和性能的重要保障，只有严格遵守相关的测试标准和要求，才能够确保USB设备在各种环境下都能够正常工作。
希望本文对USB接口测试标准有所帮助，谢谢阅读。
USB识别及阻抗匹配
USB识别及阻抗匹配2016/11/22修改记录：目录1.概述 (3)B 传送数率 (3)B接口定义 (3)B识别 (3)2.1.全速和低速识别 (3)2.2.高速识别 (4)B匹配 (8)1.概述USB是英文universal serial bus通用串行总线的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑和外部设备的链接和通信。
B 传送数率B接口定义B识别我们知道USB2.0向下兼容USB1.x，即高速2.0的hub能支持所有的速度类型的设备，而USB1.x 的hub不能支持高速设备（High Speed Device）。
因此，如果高速设备挂到USB1.x的hub上，那该设备只能工作在全速模式下。
不管是hub还是设备（device），对于速度的区分是非常重要的，否则，后续的通信根本无法进行。
2.1.全速和低速识别根据规范，全速（Full Speed）和低速（Low Speed）很好区分，因为在设备端有一个1.5k的上拉电阻，当设备插入hub或上电（固定线缆的USB设备）时，有上拉电阻的那根数据线就会被拉高，hub根据D+/D-上的电平判断所挂载的是全速设备还是低速设备。
如下两图：USB全速设备上电连接（Full-speed Device Cable and Resistor Connections）USB低速设备上电连接（Low-speed Device Cable and Resistor Connections）2.2.高速识别USB全速/低速识别相当简单，但USB2.0，USB1.x就一对数据线，不能像全速/低速那样仅依靠数据线上拉电阻位置就能识别USB第三种速度：高速。
因此对于高速设备的识别就显得稍微复杂些。
高速设备初始是以一个全速设备的身份出现的，即和全速设备一样，D+线上有一个1.5k的上拉电阻。
USB2.0的hub把它当作一个全速设备之后，hub和设备通过一系列握手信号确认双方的身份。
USB数据线检测标准
内部电源线红黑线应不低于24AWG,内部信号线绿白线应不 低于28AWG。 （外被标识内容参考:28AWG/1P+24AWG/2C。)
线材的长度和外径测试数据与合同要求相符，与到货信息 、到货包装标明信息均一致。 实测线长测量误差允许在±20mm以内；
将待测USB数据线插头与测试工装（或 带有相应接口的部件）相连接，连续 进行20次插拔测试，观察最终测试效 果
将推拉力计的上下夹具对准，保证其 在同一垂直线上，将待测端口使用夹 具进行固定，匀速摇动手摇装置。测 试拉力时需摇动至彻底分离，示数不 不变，3s后具体会自动存入测试仪器 中；测试推力时需保证其确定插到 位，此时停止摇动，示数在3s后自动 存入测试仪器中，但测试完毕后需取 下测试线材，确认插进不会随意脱 落，否则需要复测。
要求端口形式： 实际端口形式：
外部标识：
要求长度： 实测长度：
磁环数量： 是否为真磁环：
是否有铝箔屏蔽： 是否有编制网屏蔽： 4根导线是否吸附：
线阻记录如下 线芯1： 线芯2： 线芯3： 线芯4：
判定结果 合格(√)/不合格(X)
异常现象描述：
插入力： 拔出力：
至少有1个磁环，超过3米的线应有2个磁环； 用磁铁吸附，应有明显吸附力；
USB数据线内部应存在4根导线、铝箔屏蔽层、金属 编织网屏蔽层； 使用磁铁进行吸附检测，4根导线应保证无吸附现象。
USB线材4根导线的阻值应满足： 1.5M线：1、4线芯的线阻均≤0.4Ω，2、3线芯的线阻均 ≤0.55Ω； 3M线：1、4线芯的线阻均≤0.6Ω，2、3线芯的线阻均≤1 Ω。 （其余长度的线阻可参考上述要求适当调整）
插拔过程顺畅； 20次后，USB插口应无变形、破损、凹陷等异常情况，PIN 针无翘起，弯折等异常现象，插口金属端与线材本身、胶 壳未产生缝隙或脱离等异常现象。
测试USB接口的电压、电流？
测试USB接口的电压、电流？USB接口电流电压如何测？现生活中，很多电子产品都是有USB接口,例如：手提电脑，U盘，充电器等，我们都不知道USB接口的电压电流是多少？所以，USB电压电流成了现在很多人讨论的话题，那么我们是不是有什么仪器可以测USB电能的呢？现在我就介绍一下新一代测试USB电能测试仪的特点：产品特点:1．无需供电,一进一出即可方便的测量出USB 口的输出电压和设备的工作电流。
2．采用新一代3 位半LCD 数显表头显示,耗电省,精度高。
3．采用标准的2.0USB 线，杜绝市面上劣势假冒的2.0USB 线,可当USB 延长线使用。
4．体积小巧，无需电源和其它附属设备，即插即用。
5．也可检测USB 充电器输出的电压电流是否达标。
6．可外接电源给USB 设备供电。
适用于工厂、实验室及用户。
电压指示电流指示可外接电源。
技术指标：工作电压：3-6v（可直接由USB 口供电，或外接5V 电源）工作电流：<3mA准确度：±(0.2%读数+2 个字),最大最大测量电压：<15V最大测量电流：<2A测量电压准确率：<±(0.5%读数±5 个字)测量电流准确率：<3%输入阻抗：1M?测量分辨率：0.01 伏（电压）显示方式：液晶字高11mm1 毫安（电流）显示窗口：15mmx36mm外型尺寸：长78×高36×厚18 mm重量：92GUSB 线长：1.5MUSB 线规格：2.0USB 国标（带屏蔽）测量速率：2－3 次/s超量程显示：首位显示“1”或“-1”，后三位不显示。
USB数据线检测标准
生效日期批准参考标准工具设备 游标卡尺、直尺、万用表、毫欧计、拉力计、适配机器、剪钳、火源。
检验项目 方法标准检验工具备注 插头外壳胶体无缩水、毛刺、划伤，扣位和壳体结合处，接合良好，合缝≤0.5mm，不能有松动、开裂等。
目测、卡尺 插头金属部分 外露金属部分不允许有锈蚀，镀层不良；PIN 针无变形、翘起等。
目测 线体外观 线体无脏污、起泡、缩水、划伤、变形、露铜等。
目测 外 观 检 查包装线材用扎带扎好并装入PE 袋，包装完整，能对线材在运输存储中起到保护作用。
目测插头尺寸用卡尺对插头的整体外形尺寸，插脚尺寸进行测量，所有尺寸均符合公司设计要求。
USB A 插头重点管控尺寸：宽12.00±0.10mm，高4.50±0.10mm。
卡尺线体尺寸 用直尺与卡尺分别对导线的长度和外被直径进得测量，所测应符合图纸要求。
公司对数据线的要求为线长1200±20mm,外径3.5±0.5mm。
直尺结 构 尺 寸结构适配 与数据线电源线所适用的机器进行配装，不能有不易插入或难取出现象，松紧适度。
适配机器外被检查外被印字清晰，内容符合图纸要求。
用剪钳剥开线材，测量数据线外被厚度≥0.50mm。
确认材质应为PVC。
PVC 的燃烧鉴别法：用火点着，难于燃烧，离火后熄灭，火焰呈黄色（带绿色），有刺激性气味，熔化不滴油。
剪钳、卡尺、火源芯线规格 拆除线材外被，确认内部芯线是否符合要求。
公司设计要求数据线的线型规格，电源线为：红黑22AWG，信号线为：绿白28AWG。
对导线芯线的线径与截面积进行测量，所有尺寸应符合规格标准。
确认导线芯线的材质，要求为铜或镀锡铜。
卡尺线 材 检 验屏蔽数据线要求配置铝箔和编织线。
用万用表检测导线屏蔽层两端，要求导通性良好，接地可靠。
万用表联机充电 将数据电源线的一端接充电器，另一端接相适用的机器，接通电源，机器应能正常充电。
充电器、适配机器电 气 性 能数据传输 将数据电源线的一端接计算机，另一端接相适用的机器，计算机能识别到机器磁盘，并将测试文件从机器磁盘与计算机间转移，数据传输正常。
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USB 3.0线缆和连接器的阻抗和插损测试
美国力科公司
下一代串行数据标准采用的高速率已经进入到微波领域。
比如，即将到来的SuperSpeed
USB(USB 3.0)通过双绞线对线缆传输速的率就达到了5Gb/s。
通过连接器和线缆传输如此高的速率必须考虑通道的不连续性引起的失真。
为了将失真程度保持在一个可控的水平，标准规定了线缆和连接器对的阻抗和回波损耗。
最新的测量使用S 参数S11表征而且必须归一化到线缆的90欧姆差分阻抗。
当测量USB 3.0通道的S 参数时，可选的仪器是时域反射计或TDR 。
TDR 系统通常往待测器件注入一个阶跃电压信号然后测量是时间函数的反射电压。
差分测量通过产生极性相反可相对定时的阶跃电压对实现。
这篇文章中谈到的都是差分信号。
反射电压与发射器和待测器件之间的阻抗失配成比例，关系如下式：()())()()()()(00
t Z Z t Z Z t t V t V L L i r +−==ρ(1)
Z 0是源阻抗，Z L (t)是待测器件的阻抗，ρ(t )是反射系数，V r (t)/V i (t)是入射和发射电压的比率。
式(1)假设到待测器件的源，线缆和连接器都是匹配的，但事实上这种情况很少见。
为了补偿线缆和连接器的不理想，参考平面校正（基线校正）通常进行开路，短路，负载校准。
调整式(1)可以得到待测器件的阻抗和时间（或距离）的函数，所以可以使用校准过的TDR 做阻抗测量。
图1展示了USB 3.0带有连接器线缆的的阻抗曲线。
曲线表明了随着TDR 阶跃信号在线缆中的行进阻抗变化是时间的函数。
注意轨迹两头的阻抗变化，那是由于连接器引起的，当使用上升时间100ps （阶跃信号）测试时连接器的阻抗规定是90+/-7欧。
TDR 的上升时间非常重要，因为阻抗变化和TDR 阶跃信号的上升时间成反比，而规范规定的USB 3.0信号的上升时间是100ps ，测量中匹配这个上升时间将给出信号“看到的”阻抗。
Figure1:Differential impedance vs.time measurement for USB3.0cable and mated connectors
图1：USB3.0带有连接器线缆的差分阻抗vs时间测量
是频域的测量和反射系数有关。
归一化（通过反射平面校准基线校正）反射系回波损耗或S
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数的傅里叶变换给出了回波损耗是频率的函数。
图2给出了USB 3.0线缆和连接器测量的结果。
图中的横轴表示2GHz/div，范围是0~20GHz，纵轴表示10dB/div。
回波损耗在2GHz大约是15dB,但随着频率的增加开始变得越来越小。
精细的空值间隔是由线缆末端的连接器引起
的，较大的空值间隔是由于连接器内部的阻抗结构决定的。
Figure 2:Differential return loss for USB3.0cable with mated connectors
图2：USB 3.0带有连接器线缆的差分回波损耗
回波损耗可以参考图1中线缆和连接器阻抗是90欧而TDR 系统差分阻抗是100欧，由于USB 3.0发射机阻抗是90欧，这个不匹配人为地减少了回波损耗。
为了正确的表达回波损耗，将阻抗转化为测试到的S 11是非常必要的，转换关系由下式给出。
()()0011Z Z Z Z S L L +−=and ()()1111011S S Z Z L −+=(2)
转化可以分为两步。
首先，用特征阻抗是100欧姆的测试系统得出的复数S 参数计算出复数的负载阻抗。
其次，用新的90欧姆参考阻抗计算出负载阻抗的S 参数。
回波损耗是频率的函数，所以可以计算出每个频点的S 参数。
举个例子，用100欧姆阻抗表征的复合回波损耗S 11=0.53-0.12J 转换到90欧姆的如下：()()())02.1117.3(1002353
.)24.07335(.)100(12.47.012.47.0)12.053.01(12.053.01)100(J J J J J J Z L −=−=−−+−−+=()()()()J J
J J J J S 11.058.0177
.178357.1946.902.1017.402.1017.49.002.1117.39.002.1117.311−=−=+++−−−=
式2用来将图2中测到的插损转换到90欧姆差分阻抗。
图3中的两个曲线给出了100欧姆和90欧姆特征阻抗的的回波损耗。
Figure3:Return loss measured with100ohm reference(dotted line)and90ohm(solid line)reference 图3：100欧姆（虚线）和90欧姆参考（实线）的回波损耗
USB3.0线缆和连接器的差分阻抗可以使用校正的TDR系统测量插损而得出。
通过对连接到待测器件的参考平面（基线校正）运行开路，短路，负载进行校正。
通过简单的转换测试系统和待测器件之间的不同阻抗进行插损补偿。
References
参考：
[1]“Time Domain Spectrum Analyzer and"S"Parameter Vector Network Analyzer”,James R. Andrews,Picosecond Pulse Labs application note AN-16a,November2004
[2]“converting s-parameters from50-ohm to75-ohm Impedance”,Dallas Semiconductor/Maxxim application note November21,2003。