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USB3.2 Gen1(5Gbps)ジッタ耐性テスト:測定不可事例と分析

SuperSpeed USB製品は基板やケーブルなどにおける高周波信号に対する損失やジッタの影響を大きく受けます。そのため物理層がUSB規格を満たしているかどうかの確認が大変重要になります。その中のひとつとして、レシーバが仕様で規定されたジッタを持った信号を正しく受信できるかのジッタ耐性テストを行います。ジッタ耐性テストでは、Loopback modeに入らないなど問題が発生したためにジッタ耐性テストが測定できない、といったこともよく見られています。今回は実際の測定中発生した問題を例として説明します。

1.CR (Clock Recovery)Lockができない問題

ジッタ耐性テストを実施したところ、CR Lockができずタイムアウトされ、Loopbackシーケンスが完了できません。

(reference by Tektronix Solution)

Loopbackのステートにするには、LFPSハンドシェークでリンクの確立を開始し、TSEQオーダーセット(65,536回)を送出してイコライザの最適化を行った後、TS1およびTS2オーダーセットを使ってLoopbackステートに遷移させます。

測定中CRがLockできず、Loopbackに入らない問題に関して以下の可能性があります。

a. DUT(Device Under Test)がジェネレータから出力されたLFPSを認識できず、LFPSハンドシェークが成立しない

b. LFPSハンドシェークは成功したが、DUTがTSEQを出力しない、またはTSEQを出力したが、65,536回までに繰り返し出力できず、TS1/TS2出力前にCompliance Pattern (CP0)に入ってしまった

c. TS1/TS2 におけるLoopbackの設定bitを識別できない

2.DetectorがSyncにならない問題

(reference by Tektronix Solution)

DetectorがSyncにならない要因としてエラーが発生していることが考えられます。その原因の一つとして、DUT のTx出力信号のEyeが充分開いていないことが挙げられます。

Tx出力信号のEyeは目安はEye Heightは50mV以上、Eye Widthは50ps以上となります。Eyeが開いていない場合、DetectorがDUTの出力信号を正しく受信できません。

(reference by Tektronix Solution)

ここで注意が必要なのは、上記のEye HeightとEye WidthはUSB認証試験で行うTransmitter Eyeの測定と異なる点です。Transmitter Eye試験でのEye HeightとEye WidthはUSB規格で定めたCTLEを適用した後の測定値です。

もう一つの可能性としてDUTがLoopback modeに入っても、ジェネレータからDUTに送ったデータとDUTから返すデータに相違が多く発生するため、測定器がLoopbackモードへの遷移ができていないと判定されることが挙げられます。

まとめ

ジッタ耐性テストが実施できない原因は複雑で、特定が難しい問題です。オシロやアナライザでLoopbackシーケンス状況を確認することや、また自力での解決が困難な場合、測定器メーカーや製品に採用しているチップのベンダーに問い合わせすることもお勧めです。

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