Universal Serial Bus

USB 테스트 가속화

（Universal Serial Bus, USB）(범용 직렬 버스)는 주변기기를 다른 장비, 특히 컴퓨터에 연결하기 위한 프로토콜 및 하드웨어 표준입니다. USB 3.2, USB4® 버전 1.0과 2.0은 USB 구현 포럼(USB IF)에서 논의되고 개발되었습니다.

최근 USB Type-C 커넥터가 채택됨에 따라 USB 전송 성능이 향상되어 HDMI, Thunderbolt, DisplayPort 등과 동등한 수준으로 발전하고 있습니다. 고속 충전을 위한 USB PD(USB Power Delivery) 표준도 지원하며, 하나의 케이블로 충전과 대용량 파일 및 고해상도 영상을 동시에 전송 할 수 있습니다.

White paper overcoming design and evaluation challenges of intra-pair skew in high-speed interface

백서:
고속 인터페이스에서 인트라 페어 스큐(Intra-Pair Skew) 설계 및 평가 과제 극복

PCIe 및 USB와 같은 디지털 신호 인터페이스에서 데이터 속도가 증가함에 따라, 차동 인터페이스 내 인트라 페어 스큐(Intra-Pair Skew)의 영향이 점점 더 중요해지고 있다.
이 백서는 고속 디지털 전송에서 인트라 페어 스큐가 미치는 영향과 그에 따른 과제, 그리고 스큐 정도를 평가해야 하는 필요성에 대해 설명합니다.

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USB 테스트 과제

USB 표준이 업그레이드됨에 따라 인터페이스의 데이터 전송 속도가 향상되어 USB4 버전 2.0에서는 25.6Gbaud에까지 도달했습니다. 이처럼 빠른 속도에서 노이즈와 지터의 영향은 점점 더 무시하기 어려워지고 있습니다.

또한, 여러 개의 USB 기기와 케이블을 연결할 수 있기 때문에 USB 케이블을 통해 전송되는 신호는 기기와 케이블의 전송 손실로 인해 쉽게 저하됩니다. 개발 엔지니어는 노이즈와 지터와 같은 문제의 근원을 파악하고, 전기 배선과 피어 레이아웃을 수정하고, 그 결과를 설계자에게 제공해야함으로 이러한 어려운 과제를 해결해야 합니다. 정상적인 작동 외에 비정상(오류) 시나리오에 대한 검증도 필요합니다.

USB 표준은 테스트 항목이 많아 평가에 시간이 많이 소요되며, 표준이 업그레이드될 때마다 성능 평가가 가능한 측정 장비가 필요합니다. 이를 줄이는 것이 R&D의 주요 과제 중 하나입니다.

USB R&D 솔루션

비트 오류율 테스터와 오실로스코프는 USB 장치의 물리적 계층의 디지털 신호 품질을 개선하고 유지하는 데 필요한 테스트를 수행하는 데 사용됩니다.

안리쓰 MP1900A는 USB 3.2에서 USB4 버전 2.0까지 업그레이드 가능한 옵션을 제공하며, 테스트 자동화 소프트웨어를 통해 테스트 시간을 단축할 수 있습니다

리플렛:
USB4 v2 Rx Compliance Test Solution

송신기 및 수신기 테스트

송신기(Tx) 테스트는 실시간 오실로스코프(RTO)를 사용하여 USB 장치의 기준 클럭 및 데이터 신호 출력의 상승/하강 시간, 진폭, 아이 폭, 지터 등을 평가합니다. 또한, 위상 고정 회로(PLL) 대역폭은 안리쓰 Signal Quality Analyzer-R MP1900A의 펄스 패턴 생성기(PPG)를 신호 소스로 사용하여 RTO에서 측정됩니다.

수신기(Rx) 테스트는 MP1900A의 PPG 및 비트 오류율(BER) 측정 기능을 사용하여 노이즈 및 지터와 같은 스트레스를 전기 신호에 적용하여 USB 장치 지터 허용 오차, 크로스토크, 작동 마진 등을 평가합니다.

안리쓰의 Signal Quality Analyzer-R MP1900A는 고성능 8슬롯 모듈식 BERT입니다. 이 제품은 NRZ/PAM4 신호를 사용하여 PCI Express와 같은 고속 버스 인터페이스의 물리 계층 측정을 단일 계측기에서 모두 지원합니다.

또한, 안리쓰의 SI 및 PAM4 PPG용 시퀀스 에디터 기능 옵션 051은 고속 디지털 인터페이스용 테스트 패턴 및 시퀀스 구성부터 해당 테스트 실행까지 모든 것에 대한 포괄적인 솔루션을 제공하며, 효율성과 안정성을 모두 결합합니다. 시퀀스 에디터는 직관적인 GUI를 갖추고 있어 일반, 비정상, 스트레스 테스트 시나리오에 대한 시퀀스를 쉽게 구성할 수 있습니다. 이를 통해 컴플라이언스 요구 사항에 맞춰 유연한 테스트가 가능하고, 물리 계층 성능 검증, 논리 계층 오류 동작 재현, 효율적인 근본 원인 분석이 가능합니다.

리플렛:

프로토콜 테스트

USB는 Link Training and Status State Machine (LTSSM)을 사용하여 PHY 계층에서 연결(링크)의 상태 전환을 관리합니다. 프로토콜 테스트는 LTSSM이 정상적으로 전환되는지 평가합니다. 또한 링크 문제가 발생하면 링크 트레이닝과 LTSSM을 분석하여 원인이 물리적 오류인지 논리적 오류인지 파악할 수 있습니다.

송신(Tx), 수신(Rx), 프로토콜 테스트는 PPG 및 BER 테스터가 통합된 MP1900A와 파트너사의 지원 RTO를 결합해 모두 수행할 수 있습니다.

테스트 소프트웨어를 사용하여 MP1900A와 지원 파트너의 RTO를 자동으로 제어함으로써 복잡한 테스트 매개변수를 쉽게 설정할 수 있으므로 디버깅 및 규정 준수 테스트에 필요한 인력 시간을 줄일 수 있습니다.

제품 카탈로그:

Signal Quality Analyzer-R MP1900A - PCIe/USB/Thunderbolt/Display Port Test Solutions