如何支持USB、DP、PCIe三种信号协议？

USB4.0是2019年发布的规范文档，是基于 Thunderbolt 3 协议，使用Type C接口，支持USB、DP、PCIe功能。USB4和DisPlayPort 2.0融合在一起，USB Type-C接口可以转换为DP2.0模式，用来传输音视频信号。

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如何支持USB、DP、PCIe三种信号协议？在三种之间进行切换？文档给出的是Tunnel 技术，这样就可以最大限度发挥物理带宽性能。

外部设备收到来自USB4接口的数据，USB 2.0数据传输给USB 2.0功能模块，USB3上行端口适配器分离出USB 3.2数据传递给增强型超速功能模块，PCIe上行端口适配器分离出PCIe数据传递给PCIe功能模块，DisplayPort输出适配器分离出视频信号给DisplayPort显示模块。这样USB4主机就可以和外部设备（比如固态硬盘，移动硬盘，显示器等）之间进行传递文件和显示视频等功能。

这个技术让我想起Type C支持的拓展模式Alternate Mode。

规范文档文末，给出使用Tunnel 技术，USB链路的带宽：

对前面的1485/1537/1169/1259 ns延迟时间的计算，理解得不够，这边做个记录，后面等其他串行信号学习总结后，再做比较和理解。

USB3.0链路给出的损耗指标：

需要注意的，Device部分的2~3inch PCB 走线，之所以给出的是一个范围，是因为2.5dB包含芯片封装和寄生效应。

这个是2008年提的一个标准。等到2012年，为了增加设备端的损耗裕量，将总损耗提高了4dB，用以终端设备损耗裕量提高。

针对Gen1和Gen2不同速率链路，各部分损耗标准做了细分，同时针对不同的接口形式也给出细化指标：

以上这些是在USB3.1版本的文档给出的相关量化数据。

2021 DesignCon 关于USB部分的技术文档，也给出了相关量化指标：

有消费类产品就是使用的上面的标准。

等到USB4规范文档，这里面的协和USB4有一些不同：

前文也给出过，针对Repeater中继器给出的相关标准：

会发现，相关的指标比较多，针对各种应用选择有的不同细化指标，这取决于你设计的产品和应用。

串行信号的测试，都会使用测试夹具（Fixture）。USB4规范文档这里面针对测试夹具的指标：5GHz时为0.5dB ± 0.25 dB，在10 GHz 时为1dB ± 0.25 dB。

夹具的目标单端阻抗应为42.5 Ω，也就是85Ω的差分阻抗。

针对Gen 2 和Gen 3 测试的标准和测试点的选择都是不同的，做了细分。

链路测试点示意图：

测试指标也做了细分，即使是Gen2速率下，测试指标也有所不同：

针对链路，满足相关的测试指标，给出均衡参数配置，以此来找到最优的值：

 

 

USB4设计没有做过，也没有看到最新的设计方面的文档。关于USB4设计方面的管控，可以参考USB3.2设计方面的相关指标：

Stub Gen 2 ＜381um;

USB3.2针对AC 耦合电容100nF(75~265nF)，USB4这里给出的范围是135~265 nF;

反焊盘的处理:

审核编辑 ：李倩