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USB 3.0是USB標準的下一代版本，數(shù)據(jù)傳輸速率可達5Gbps。對于這一新興標準，首先面臨的一個技術(shù)問題是如何在經(jīng)過PCB、長電纜和相關(guān)的連接器傳輸后保證信號的完整性。為達到設(shè)計指標的要求，系統(tǒng)中需要提供固定和自適應(yīng)均衡。自適應(yīng)均衡電路比較復雜，需要較長的訓練周期。固定均衡相對簡單，易于實現(xiàn)而且消耗較低的功率。 實驗表明，相對于自適應(yīng)均衡，固定均衡具有設(shè)計簡單、成本低、功耗小等優(yōu)勢，而且能支持5Gbps數(shù)據(jù)流在FR4 PCB走線、USB 3.0電纜和連接器通道的傳輸�？梢园凑請D1搭建一個簡單的測試裝置，包括10英寸長的FR4 PCB板走線、發(fā)送均衡器、USB 3.0電纜和接收均衡器。信號通過FR4 PCB板引線送入發(fā)送均衡器(MAX3982)，然后經(jīng)過3至6米的USB 3.0電纜到達接收均衡器(MAX3785)。 
圖1：簡單的USB 3.0固定均衡測試裝置。 模板發(fā)生器向FR4 PCB發(fā)送IKJPAT數(shù)據(jù)流，與CJPAT類似，IKJPAT是針對時鐘恢復電路設(shè)計的一個8B10B模板。圖中的兩片IC雖然不是專為USB 3.0應(yīng)用而設(shè)計，但可以使USB 3.0的傳輸距離延長到標準規(guī)定的3米以上。發(fā)送端采用固定均衡器MAX3982，能夠提供四級預加重電平；接收端采用MAX3785 1.8V固定無源均衡器和限幅放大器。兩款產(chǎn)品均已投放市場，另外，國半和TI也可提供類似器件。固定接收均衡器由T型均衡網(wǎng)絡(luò)和限幅放大器構(gòu)成(圖2)。 運行測試模板時，沒有經(jīng)過均衡的信號送至10英寸FR4電路板的引線，并經(jīng)過3米長的USB 3.0電纜傳輸，可以得到圖3所示波形，從圖中可以看出波形劣化比較嚴重。加入固定均衡后，即使將電纜延長到6米也可以明顯改善信號質(zhì)量，得到比較好的眼圖效果(圖4a)，高質(zhì)量的眼圖模板意味著較低的誤碼率。
圖2：固定接收均衡器由T型均衡網(wǎng)絡(luò)和限幅放大器(圖中沒有給出)組成。
圖3：接收端沒有經(jīng)過均衡傳輸?shù)男盘枺盘柾ㄟ^10英寸FR4 PCB引線和3米長的USB 3.0電纜傳輸?shù)竭_接收端。
圖4a：經(jīng)過均衡的USB 3.0數(shù)據(jù)流通過10英寸FR4 PCB引線和6米長的USB電纜后能夠保持較寬的眼圖模板開度。 如果放大圖4a所示波形，可以測得抖動的峰縫值只有36.4ps。
圖4b：將5Gb/s眼圖模板的跳變區(qū)域放大后，可以測得36.4ps的系統(tǒng)抖動。 將電纜替換成非均衡測試中使用的3米電纜，可以得到固定均衡電路對眼圖模板的改善，能夠保持穩(wěn)定、較寬的眼圖開度(圖5a)。調(diào)整示波器放大眼圖的交叉區(qū)域(圖5b)，可以看到非常清晰的跳變沿。從測試結(jié)果看，電纜接口似乎可以省去昂貴的自適應(yīng)均衡電路。
圖5a：通過10英寸 FR4電路板引線和3米USB 3.0電纜傳輸后，經(jīng)過均衡的信號具有較寬的眼圖開度，與圖3a所示6米傳輸?shù)臏y試結(jié)果非常相似。
圖5b：經(jīng)過10英寸FR4電路板、3米電纜傳輸后，均衡信號眼圖模板的交叉區(qū)域 作者：美信集成產(chǎn)品公司高級科學家Haim Shafir |
