СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №8/2014

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 70 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2014 Дифференциальное напряжение, мВ Дифференциальное напряжение, мВ Время, пс 300 a б 250 200 150 100 50 250 200 150 100 50 0 –300 –250 –200 –150 –100 –50 0 –250 –200 –150 –100 –50 Время, пс Минимальная ширина глазка Минимальная ширина глазка 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Минимальная высота глазка ± 0,05 UI Минимальная высота глазка Вопросы тестирования интерфейсов стандарта USB 3.x При разработке и тестировании USB-интерфейсов стандарта 3.x недостаточно использовать только цифровые техники, необходима комбинация цифровых и радиочастотных методов. Дизайн разъёма и кабеля должен сводить к минимуму излучаемые помехи, способные влиять на работу других устройств, и в то же время обеспечивать устойчивость системы к внешним помехам. Тестирование современных USB-интерфейсов включает не только традиционное измерение параметров глазковых диаграмм, но и радиочастотный спектральный анализ, рефлектометрические измерения во временно ′ й области, определение S-параметров линии передачи и кольцевую (Loopback) проверку приёмника. Тами Пипперт, Keysight Technologies В ВЕДЕНИЕ Необходимость замены стандартных низкоскоростных последовательных интерфейсов, применяемых в компью- терах и модемах, на более высокоско- ростные обусловила появление интер- фейса USB. Прежние последовательные интерфейсы работали со скоростями передачи данных от 10 до 100 кбит/с, для их проектирования, тестирова- ния и реализации применялись толь- ко цифровые технологии. Интерфей- сы USB версий 3.0 (SuperSpeed) и 3.1 (SuperSpeed Plus) обеспечивают переда- чу потокового видео высокой чёткости и почти мгновенную перезапись фай- лов большого объёма. Одна из областей применения высокоскоростных интер- фейсов – работа с внешними накопите- лями. Твёрдотельные накопители (SSD), которые приходят на смену механиче- ским жёстким дискам в современных моделях планшетов и ноутбуков, обла- дают меньшей ёмкостью, чем тради- ционные HDD. Если корпоративные пользователи ещё могут примириться с ограниченной ёмкостью встроенного накопителя, то частным пользователям нужны терабайтные ёмкости для хра- нения архивов семейных фотографий и видео высокого разрешения. Создание резервных копий и хранение архивов данных на внешних HDD-дисках явля- ется для них вариантом гораздо более простым, быстрым и дешёвым, чем использование облачных хранилищ. В спецификации USB 3.1, опубли- кованной в июле 2013 г., определена скорость передачи данных 10 Гбит/с против 5 Гбит/с в спецификации 3.0, вышедшей в ноябре 2008 г. – это дости- гается за счёт новой схемы кодирова- ния. Ожидаемая реальная скорость передачи данных составит порядка 1 Гбайт/с против 400 Мбайт/с в систе- мах версии 3.0. Передача данных на высоких ско- ростях создаёт помехи работе дру- гих периферийных устройств ПК, таких как сетевые адаптеры, устрой- ства Bluetooth, беспроводные клавиа- туры и мыши. Поэтому спецификаци- ей USB 3.1 была введена новая конфи- гурация разъёмов, которая призвана как минимизировать ЭМИ в зонах кон- тактов, так и снизить чувствительность системы к ВЧ-излучению от других источников. Новые разъёмы 3.1 обратно совме- стимы с разъёмами предыдущей вер- сии. Однако максимальная длина кабе- ля была уменьшена: если специфика- ция USB 2.0 допускала использование кабеля длиной до 5 м, а специфика- ция USB 3.0 – 2–3 м, то в специфика- ции USB 3.1 рекомендовано использо- вать кабель длиной до 1 м. Р ЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗРАБОТКЕ И ТЕСТИРОВАНИЮ Качество USB-интерфейса оцени- вается на основе измерений параме- тров глазковой диаграммы. Современ- ные осциллографы реального време- ни с широкой полосой пропускания и пикосекундным временемнарастания (такие как, например, Keysight Infiniium 90000 X-Series), позволяют выполнять непосредственные измерения при нали- чии соответствующей тестовой оснаст- ки. На рисунке 1а,б приведены глазковые диаграммы для передатчиков стандар- Рис. 1. Параметры глазковой диаграммы для спецификаций USB: а – USB 3.0; б – USB 3.1 © СТА-ПРЕСС