USB 3.0主控端系統設計應用

現有的USB 2.0纜線及連接器提供了四條信號線，包含VBus 5V 500mA直流供電，一對DP/DM半雙工雙向差分信號線，以及GND接地，以此四條接線提供了USB 2.0的480Mbps的資料傳輸，及直流供電。USB 3.0為了提供高達5Gbps的資料傳輸率，額外增加五條訊號線，包括兩對單向傳輸的超高速（SuperSpeed）差分訊號：SSTX+， SSTX-， SSRX+， SSRX-，及多一組的接地接點，并將直流供電能力提升至5V 900mA。其中的兩對差分訊號分別負責傳輸及接收，提供雙向全雙工的5Gbps的傳輸能力。

圖1：USB 3.0連接器，后排的USB 3.0 SuperSpeed信號接點

圖2：USB 3.0纜線示意圖，藍色部分為SuperSpeed 5Gbps信號

　　SuperSpeed 5Gbps信號品質的系統設計及量測挑戰

　　USB 3.0 SuperSpeed位傳輸率高達5Gbps，且采用開放式接口，信號品質將直接影響裝置兼容性及傳輸效率，與使用者體驗息息相關。主控芯片、印刷電路板、連接器、纜線甚至裝置端芯片組，都是影響信號品質的關鍵。對于芯片廠商的類比傳輸設計能力，半導體制程變異，系統廠商的印刷電路設計布局都是全新的考驗。不同于USB 2.0的經驗，信號品質的參考指標將不再只是傳輸端的眼圖（Eye diagram）。USB 3.0獨立的傳輸及接收通道，系統接收能力也成為信號品質及系統設計的重要量測指標。接收端量測主要考驗待測物對不同頻率的時基誤差容忍能力。容忍能力越強的芯片，代表其系統設計可較寬松，可使用較長的信號走線，也有較佳的裝置兼容性。

圖3： USB 3.0 SuperSpeed傳輸端信號量測眼圖（Eye diagram）