В последнее время в связи с требованиями проекта необходимо провести тщательное тестирование глазковой диаграммы USB. Процесс тестирования очень прост, но путь к отладке не так прост. Быть непростым часто означает приносить много прибыли.
Осциллограф подключается параллельно выходному концу приемного фильтра, а период развертки осциллографа настраивается так, чтобы период строчной развертки осциллографа был синхронизирован с периодом принимаемого символа (111), эти сигналы накладываются друг на друга, образуя картина, похожая на человеческий глаз. В то же время, согласно требованиям ассоциации, полоса пропускания осциллографа должна быть не менее 1,5 ГГц, предпочтительно 2 ГГц или 2,5 ГГц.
Он в основном использует метод послесвечения для кумулятивного наложения и отображения результатов битов собранного последовательного сигнала.Наложенная графическая форма также называется глазковой диаграммой, потому что она выглядит как глаз. Глазковая диаграмма представляет битовую информацию последовательного сигнала и стала важным инструментом для измерения качества сигнала. С помощью глазковой диаграммы можно наблюдать влияние межсимвольных перекрестных помех и шума, чтобы оценить качество целостности сигнала.
Измерение глазковой диаграммы USB в основном делится на устройство и хост.
USB-хост: D+ и D- каждый подключен к согласующему резистору 15 кОм;
USB-устройство: высокоскоростной и полноскоростной D+ подключен к резистору 1,5 кОм для подтягивания до 3,3 В; низкоскоростной D- подключен к 1,5 резистор кОм подтянуть до 3,3В. После успешного рукопожатия Chirp KJ (частота Chirp KJ составляет около 10 кГц) подтяжка 1,5 кОм на D+ автоматически отключается; когда высокоскоростное устройство входит в режим ожидания, подтяжка 1,5 кОм на D+ включен на 3,3 В, а при выходе из режима suspend отключите подтяжку 1,5 кОм на D+.
Полноскоростной драйвер концентратора и полноскоростной драйвер устройства функционально эквивалентны резистору 45 Ом, а комбинированное дифференциальное сопротивление 90 Ом дает отражение с нулевым коэффициентом. Таким образом, создается требование, чтобы волновое сопротивление кабеля составляло 90 Ом.
В режиме HS несимметричное сопротивление DP/DM относительно земли составляет 45 Ом (конечное сопротивление с полным сопротивлением 45 Ом, образованное полноскоростным драйвером), а последовательное согласующее сопротивление должно быть равно 0, в противном случае возникает проблема с глазковая диаграмма; DP/DM LS/FS должны иметь согласующее сопротивление больше 0. Уровень постоянного тока DP/DM в режиме HS составляет 17,78 мА x (45 Ом//45 Ом) = 17,78 мА x 22,5 Ом = 400 мВ, из которых 17,78 мА приходится на источник тока (обычно требуется внешний опорный резистор для физического уровня), поэтому напряжение дифференциального режима составляет 800 мВ. Уровень постоянного тока LS/FS составляет 3,3 В.
Проблема целостности сигнала, вызванная резистором 10 Ом, включенным последовательно на HS PHY DP/DM, показана в следующем расчете.
Udevice = 17,78 мА*(45//(10+45)) = 440,1 мВ, Uhost = (45/(45+10))*440,1 = 360,1 мВ
Вот почему нам нужно контролировать максимум и минимум глазковой диаграммы примерно на уровне ±400 мВ, а также причина, по которой нелегко установить сопротивление на D+ D-.
Неважно, если вы этого не понимаете, вы можете пока игнорировать это. В следующих статьях редактор сосредоточится на их представлении. В это время рекомендуется вернуться и прочитать этот контент.
Параметры измерения глазковой диаграммы отличаются от параметров измерения формы волны.В большинстве случаев это статистическое измерение.Основными параметрами измерения являются высота глаза, ширина глаза и дрожание глаза.
Измерение высоты глаз
Высота глаз отражает степень раскрытия глаз в вертикальном направлении. Метод измерения заключается в том, чтобы сначала подсчитать распределение уровней глазковой диаграммы в центре глазковой диаграммы и получить положения высокого уровня (один уровень) и низкого уровня (нулевой уровень) в соответствии с положением с наибольшей вероятностью возникновения распределения гистограммы, а затем, в соответствии с распределением шума на высоком и низком уровнях, 3 сигмы (среднеквадратичное значение шума) сдвигаются внутрь, чтобы получить результат измерения высоты глаза.
Измерение ширины глаза
Ширина глазка отражает степень раскрытия глазковой диаграммы в горизонтальном направлении. Метод измерения состоит в том, чтобы сделать статистику горизонтального распределения глазковой диаграммы в положении пересечения глазковой диаграммы и получить горизонтальные положения точки пересечения 1 (Cross1) и точки пересечения 2 (Cross2) в соответствии с положением с самая высокая вероятность распределения гистограммы, а затем в соответствии с распределением дрожания вблизи точки пересечения, 3 сигма (среднеквадратичное значение дрожания) сдвигаются внутрь, чтобы получить результат измерения ширины глаза.
Измерение глазкового джиттера
Джиттер глазковой диаграммы отражает временную неопределенность сигнала, и если джиттер слишком велик, ширина глазковой диаграммы сигнала будет уменьшена. Джиттер глазковой диаграммы относится к горизонтальному джиттеру сигнала вблизи точки пересечения глазковой диаграммы, который можно измерить с помощью среднеквадратичного значения или пикового значения.
Что касается глазковой диаграммы, то нам далеко не достаточно знать только соответствующие ключевые параметры тестирования, также необходимо быстро определить, соответствует ли тестируемый сигнал требованиям спецификации шины. При инструментальном тестировании часто используются шаблоны.
Шаблон, то есть требования к диапазону высоких и низких уровней сигнала и диапазон джиттера, определяется заранее, а затем на этом шаблоне создается тестовый файл глазковой диаграммы.
Шаблон в основном состоит из трех частей:
Верхняя область определяет требования к максимальной амплитуде сигнала.
Нижняя область определяет минимальную требуемую амплитуду сигнала.
Средняя область определяет требования к открыванию глаза для сигнала.
При тестировании глазковой диаграммы глазковую диаграмму кладут прямо на шаблон, если долговременное кумулятивное измерение не давит на шаблон, значит, качество сигнала в основном соответствует требованиям.
ПРОХОДИТЬ
Если тестируемый сигнал прижат к тестовому шаблону, это указывает на очевидную проблему с качеством тестируемого сигнала.
НЕУДАЧА
Конструкция сигнальной линии USB
Что касается высокоскоростных сигналов USB, нам часто нравится подключать резисторы, катушки индуктивности или параллельные трубки TVS к клеммам D+ и D- для защиты от статического электричества или перенапряжения. Так как это высокоскоростной сигнал (скорость 480 Мбит/с, частота 240 МГц), выбор трубки TVS должен быть осторожным. Трубка TVS имеет емкость перехода, и особое внимание следует уделить значению емкости емкости перехода.В проектах, реализованных Xiaobai, значение емкости емкости перехода трубки TVS часто выбирается ниже 1 пф. Если емкость слишком велика, раскрытие глазковой диаграммы будет меньше из-за влияния RC-задержки, которая может перегрузить среднюю маску. В то же время выбор последовательного сопротивления также должен быть соответствующим, поскольку он влияет на высоту глазка.
Поэтому мы должны обратить особое внимание на этот аспект при отладке шаблона давления глазковой диаграммы.
В то же время распространенные ошибки теста глазковой диаграммы можно кратко обобщить следующим образом
: плохой дизайн печатной платы: слишком длинные дорожки (длинные дорожки означают большие потери), несоответствие импеданса дорожки (требуется 90 ± 10 % Ом), помехи от других источники (предложить трехмерную обработку земли)... В то же время рекомендуется, чтобы ширина линии была толще
Плохие
кабели ESD, компоненты EMI не соответствуют требованиям USB,
плохие часы,
помехи питания PLL,
ферритовые бусины и синфазные дроссели
Не используйте последнее
приспособление USBET для проверки на плохие характеристики .
При настройке глазковой диаграммы лучше сделать глазковую диаграмму как можно шире.Чем
больше отверстие глазковой диаграммы, тем больше допуск на шум и дрожание, чем
больше отверстие глазковой диаграммы, тем выше точность приемник в оценке сигнала.