480Mbpsでデータを転送するUSB2.0のプリント基板設計　――In-System Design社が示す設計ガイドライン

●認定評価の内容を把握する

　USB規格に準拠する製品を開発する場合，上記の認定評価テストにおいて，どのようなテストが行われるのかを理解することがたいせつです．ここでは，いちばん難しいとされるハイスピード対応製品の認定評価テストについて述べていきます．筆者らの周辺機器分野での開発経験を基に，その設計や評価について説明します．しかし，その原則のほとんどは，ホスト側の設計や評価にも当てはまります．

　ハイスピード対応の周辺機器は次の点を評価されます．

1）ハイスピードとフルスピードの信号特性
2）ハイスピード・チャープ
3）ハイスピード受信感度
4）信号レベル
5）突入電流などの消費電力特性
　特にプリント基板の設計に関わる1）～3）の項目を，以下に説明します．

1）ハイスピードとフルスピードの信号特性

　この項目では，信号線のD＋とD－が，規定された時間的特性や電気的特性に合っているかどうかを確認し
ます．この場合，製品をUSB2.0で定められたTest_ Packetというモードに設定します．このモードでは，製品は決められたパケットを連続的に送信するので，それをオシロスコープで測定し，1ビット分の波形に分割して，その部分を重ね合わせます．この処理の結果
は，アイ・パターンと呼ばれ，立ち上がり時間，立ち下がり時間，ジッタ，信号レベルなどの特性を表します（図1，図2）．これによって，送信特性が規格に合っているかどうかがひと目でわかります．そのほかに，EOPの幅や送信周波数などの特性も測定して評価されます．これらの評価は，ハイスピードとフルスピードの両方のモードで行われます．

〔図1〕ハイスピード・モードの信号測定結果
図に示すハイスピードのアイ・パターンは，10Gサンプル/sのディジタル・オシロスコープで測定したものである．広帯域の差動プローブを用いた．データは，MATLABによって処理した．影の部分（中央の六角形，図の上下の端の部分）は，仕様違反を示す．もし，アイ・パターンの波形が陰の部分を通っていれば，この機器は不良となる．

〔図2〕フルスピード・モードの信号測定結果
フルスピードのアイ・パターンはディジタル・オシロスコープで測定した．広帯域の一端可動プローブを使用した．USB-IFはMATLAB用テスト・スクリプトを提供している．