RSSUSB 3。x系统经常使用位于USB连接器附近的重驱动设备来清除信号。这允许由系统内的迹线引起的损伤从面向外部的接口中隐藏。USB4标准的更高速度促使USB-C系统内的重计时器和重驱动器的转移，以获得适当的信号完整性。
重驱动设备限制模拟放大器，并通过使用均衡和时钟数据恢复完全恢复比特流。然后，它们重新传输恢复的数据流的新副本。定时器减少抖动并重传信号。图1显示了通过重定向器和重计时器发送的代表性发送方向眼图的比较。
图1:重定时器信号的比较。
在高速运行的实际系统中，抖动累积是导致转驱动器失效的关键因素。为了分析一个系统设计，看看它是否能正常工作并满足USB4的要求，必须进行详细的信号完整性分析。
可以采取以下步骤:
为将连接到USB-C连接器的各种代表性电缆收集一组s参数。这些数据可以来自网络分析仪的测量，也可以来自电缆制造商的测量，或者两者都有。这些集应该包含损失的混合。无源电缆的典型损耗包括2.5、5、8和10 db。这些长度大致对应于0.2米、0.4米、0.8米和1米。您的集合还应该包括位于指定的倾斜和串扰参数边缘的电缆。应该有一根电缆同时处于所有参数的极端边界。包括一些违反规范的电缆也是很重要的。12端口s参数文件是有用的，以便在测量中可以考虑来自两个攻击者的串扰。活动电缆中包含的重计时器被视为完整端点。 Active cables are modeled as concatenated full links with passive segments in between.
为各种远端系统中的每一个收集一组s参数。这些系统在USB-C连接器和设备之间应该有迹线长度的混合。这些系统应该在歪斜和串扰方面有不完善之处，在规范范围内或超出规范范围。芯片供应商通常提供其设备的双端口IBIS AMI模型，有时还提供参考平台。如果有可能得到一个裸板，板的s参数也可以通过网络分析仪测量。这些系统可以混合使用重驱动程序和重计时器。如果系统中使用了重计时器，则将其建模为完整链接的连接。如果使用重计时器，则重计时器后面的系统部分通常可以忽略，因为重计时器和端点芯片之间的链路可能有足够的余量。
收集一组待分析近端系统的s参数。这应该准确地分别建模每个USB-C端口。供应商测量值和您的测量值的某种组合可能是必要的。任何重驱动程序或重计时器都应该精确建模，如下所示。这些设备之前和之后的片段应该建模，包括串扰和倾斜等影响。同样，如果发现重计时器和处理器之间的链接有足够的裕度，则可以忽略该链接。
应该小心地收集各种元素的s参数集，使用相同的最大频率。测量效果应小心去除。任何推断都应该非常谨慎。
准备一个源设备和目标设备的仿真模型。在发射端，该模型应准确地考虑发射摆动、发射信噪比和失真比(SNDR)以及发射包。它应该有一种根据使用的信道自动设置传输均衡器的方法，并有一些定义的不准确性。在接收端，该模型应准确地考虑到接收包、输入噪声、均衡器以及由输入抖动和时钟数据恢复电路操作引起的采样不确定性。该模型应具有一种根据所使用的信道自动设置接收均衡器的方法，并具有一些已定义的不准确性。
应该准备一个驱动程序模型。该模型应该有一个增益元素、一个输入噪声源和一个传输失真模型。该模型应与实际设备的性能相关联。更复杂的模型可以包含额外的影响，如电源噪声的影响。
接下来应该准备一个重计时器模型。最简单的模型看起来像是安装在更小的包中的源设备和目标设备。更复杂的模型可以包含微妙的影响，如通过锁相环链时对参考频率的影响。
购买一种商业上可用的分析工具，并确保人员在使用它们时受过培训和实践。我们使用Keysight ADS，但其他工具也很好。使用这些工具有一个很长的学习过程。由于大大小小的失误，任何新的工程师团队进行的第一系列模拟都不可避免地会不准确。
对于每个单独的元素，必须在USB规范和其他相关定义所定义的特定点采取一系列特定的遵从性度量。这些项目包括主机的总插入损耗和电缆的综合返回损耗。鉴于USB4及其合规性方法仍在不断出现，有理由预计这些测量的细节会有一些变化。
一旦要素被测量，系统的性能就必须以比规范所定义的更全面的方式来观察。确定系统应在的目标误码率(BER)。确定一个适当的修正因子，添加到分析中，以覆盖其他方法无法覆盖的小效应的集体负面影响。
运行工具并确定源设备、源跟踪、源重定向器/重计时器、进一步源跟踪和连接器、无源/有源电缆、目标连接器和跟踪、目标重定向器/重计时器、进一步跟踪和目标设备的每个集合的余量。两个方向都必须模拟。这种分析通常会涉及数百次运行，可能会花费许多小时的运行时间。找出剩余余量为负的组合。希望这些不包括一些想要的组合。当使用定时器时，这种模拟负担大大减轻，因为完整的链接被分解成一系列较短的链接，如图所示图2而且3.．
图2:remtimers将整个链接分解为三个更短的链接。
图3:使用有源电缆时，整个链路被分成五个较短的链路。
众所周知，转接驱动器对于USB4是有问题的，因为它们没有做任何事情来消除信号中的抖动，并驱动器出一个比转接器更嘈杂的信号，如图所示图4．在这些情况下，传输抖动规范通常是第一个失败的。
图4:转驱动器使连杆受到一系列损伤。
对于重驱动程序，所有这些分析复杂性的影响提供了另一个更喜欢使用重计时器的令人信服的理由。如果计时器的系统端有足够的余量，则通常可以忽略它们，从而大大简化了设计。
更复杂的是，当使用重驱动程序时，同一系统上的不同端口对于最终用户可能具有不同的性能。例如，位于系统较远角落的端口可能比位于中间的端口经历更多错误，如图所示图5．如果在每个USB-C端口附近使用定时器，系统将更容易分析，并且在更广泛的用例中具有更一致的操作。
图5:使用转驱动器，离主机较远的USB-C端口通常性能较差。
一旦系统构建完成，USB-C连接器的合规性可以通过多种方式进行测量。测量对于帮助控制系统的制造差异以及在实验室或现场调试问题非常重要。帮助将所使用的分析技术与测量值联系起来也很重要。
测量合规性的第一种方法是构建一个合规性板，将USB-C通过短而恒定的走线连接到高速连接器。然后用同轴电缆将它们连接到高速示波器上。必须小心地将电路板和电缆从测量中取出。
衡量依从性的第二种方法是创建一个桨卡，上面有一个重计时装置，其中包含眼睛范围功能。该重计时设备可以放置在非常接近USB-C连接器的地方，以帮助最大限度地减少对反嵌入的需求。然后可以使用眼睛瞄准镜和软件构建遵从性测试。还可以构造垂直和水平浴缸曲线。内部目镜在设备和使用它们的系统的制造测试中也很有用。来自坎杜的马特洪峰重计时器就包含了这样一个瞄准镜。
关于Brian Holden
Brian Holden是Kandou的标准副总裁。在此之前，他曾担任HyperTransport Consortium的总裁和研究员，光学互连网络论坛(OIF)的市场意识和教育委员会主席，以及PMC-Sierra(现为Microsemi)的标准总监。Brian的职业生涯始于GTE的电气工程师。他获得了加州大学戴维斯分校的电气工程学士学位和康奈尔大学的工商管理硕士学位。他是《超级运输3.1互联》一书的作者，是他曾祖父的传记《查尔斯·w·伍德沃斯:加州大学第一位昆虫学家的非凡一生》，以及即将出版的《和弦信号》一书的作者。他拥有49项美国专利。
