USB 3.0主控端系统设计应用

现有的USB 2.0缆线及连接器提供了四条信号线，包含VBus 5V 500mA直流供电，一对DP/DM半双工双向差分信号线，以及GND接地，以此四条接线提供了USB 2.0的480Mbps的资料传输，及直流供电。USB 3.0为了提供高达5Gbps的资料传输率，额外增加五条讯号线，包括两对单向传输的超高速（SuperSpeed）差分讯号：SSTX+， SSTX-， SSRX+， SSRX-，及多一组的接地接点，并将直流供电能力提升至5V 900mA。其中的两对差分讯号分别负责传输及接收，提供双向全双工的5Gbps的传输能力。

图1：USB 3.0连接器，后排的USB 3.0 SuperSpeed信号接点

图2：USB 3.0缆线示意图，蓝色部分为SuperSpeed 5Gbps信号

　　SuperSpeed 5Gbps信号品质的系统设计及量测挑战

　　USB 3.0 SuperSpeed位传输率高达5Gbps，且采用开放式接口，信号品质将直接影响装置兼容性及传输效率，与使用者体验息息相关。主控芯片、印刷电路板、连接器、缆线甚至装置端芯片组，都是影响信号品质的关键。对于芯片厂商的类比传输设计能力，半导体制程变异，系统厂商的印刷电路设计布局都是全新的考验。不同于USB 2.0的经验，信号品质的参考指标将不再只是传输端的眼图（Eye diagram）。USB 3.0独立的传输及接收通道，系统接收能力也成为信号品质及系统设计的重要量测指标。接收端量测主要考验待测物对不同频率的时基误差容忍能力。容忍能力越强的芯片，代表其系统设计可较宽松，可使用较长的信号走线，也有较佳的装置兼容性。

图3： USB 3.0 SuperSpeed传输端信号量测眼图（Eye diagram）