СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №8/2014

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 71 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2014 а 1 а 2 S 21 b 2 S 22 S 11 S 12 тов USB 3.0 и 3.1. Для проверки их пара- метров необходимо выполнять изме- рения при несимметричной нагруз- ке 50 Ом. Чем выше скорость передачи данных, тем заметнее влияние на каче- ство интерфейса сопутствующихфакто- ров – как активных (временной джиттер, фазовый шум генератора, линейность усилителя), так и пассивных (отраже- ния и вариации задержек в коннекторах платы и кабелях). Каждый из этих фак- торов в той или иной степени вызывает сужение глазка диаграммыи увеличение числа ошибок демодуляции, а, следова- тельно, количества ошибок при переда- че данных. Маски глазковых диаграмм стандартных передатчиков приведены в таблице. Измерение параметров глазковой диаграммы позволяет судить о работо- способности системы, но чтобы опре- делить причины неудовлетворитель- ного результата, нужны другие мето- ды. Помимо эффектов, возникающих в самой системе, разработчикам нужно учитывать возможность влияния внеш- них помех и измерять излучение, кото- рое может повлиять на другие компо- ненты системы. Используя тестер коэф- фициента битовых ошибок (Bit Error Rate Tester, BERT), можно выявить как ошибки передачи данных, так и уро- вень лежащего в их основе джиттера тактовых сигналов на передатчике USB. Для имитации непрерывных и модули- рованных помех необходим специаль- ный источник сигналов. Излучаемые помехи можно измерять с помощью анализатора спектра и направлен- ных антенн. Полноценные испытания на электромагнитную совместимость требуют размещения тестируемого устройства в безэховой камере, чтобы исключить воздействие на него излу- чений других локальных источников. В современных ноутбуках расстояние между компонентами невелико, поэто- му USB-интерфейс может испытывать воздействие помех достаточно высоко- го уровня. Чтобы защититься от них, можно внести некоторые изменения в конфигурацию, например, исполь- зовать другой порт, но предпочтитель- нее следовать лучшим практикам про- ектирования. Лучшие практики проектирования рекомендуют рассматривать интер- фейсы стандартов USB 3.0/3.1 как тракт передачи радиосигнала. Переда- ющие характеристики кабеля и разъ- ёма могут быть определены в терми- нах S-параметров, которые измеряют- ся с помощью векторных анализаторов цепей с соответствующей тестовой оснасткой. S-параметры представля- ют собой комплексные коэффициенты прямой и обратной передачи/отраже- ния (см. рис. 2). Анализатор цепей мож- но откалибровать с использованием калибровочных мер, чтобы исключить влияние тестовой оснастки и повысить точность результатов измерения тести- руемого устройства. Другой проверенный метод измере- ния, применяемый для оценки топо- логии печатных плат, качества кабеля и разъёма – динамическая рефлекто- метрия. На рисунке 3 показаны резуль- таты рефлектометрического анализа и проверки соответствия S-параметров, полученные с использованием анали- затора цепей Keysight E5071C с опци- ей TDR (рефлектометрии во временно ′ й области). Качественный приёмник должен надёжно работать при минимальном раскрытии глазка. На ранних этапах проектирования приёмники тести- руются на физическом уровне (PHY) с использованием аналоговой обрат- ной связи, когда данные не проходят через цифровой тракт интерфейса, а подаются непосредственно с ана- логовых входов на аналоговые выхо- ды. Таким образом, можно тестиро- вать приёмник до завершения разра- ботки цифрового тракта интерфейса. Финальное тестирование на соответ- ствие стандарту требует использова- ния режима кольцевой проверки через все тракты, включая цифровой. Сиг- нал с размытой глазковой диаграм- мой подаётся с тестера коэффициента Маска глазковой диаграммы стандартного передатчика в контрольной точке (TP1) Характеристика сигнала 5 GT/s (гигатрансаферов в секунду) 10 GT/s (гигатрансаферов в секунду) Единица Примечание Минимум Максимум Минимум Максимум Высота глазка 100 1200 70 1200 мВ 2,4 Регулярный джиттер (DJ) 0,43 0,530 Единичный интервал (UI) 1,2,3 Случайный джиттер (RJ) 0,23 0,184 UI 1,2,3,5 Суммарный джиттер (TJ) 0,66 0,714 UI 1,2,3 Рис. 2. S-параметры двухпортовой схемы Рис. 3. Типовые результаты рефлектометрического анализа и проверки соответствия S-параметров, полученные с использованием анализатора цепей Keysight E5071C с опцией TDR © СТА-ПРЕСС