RIGOL USB 3.2 Gen1一致性测试解决方案
应用指南
《RIGOL USB3.0测试方案》 版本：2025-02
1. 技术背景
USB 3.2 Gen1（原USB 3.0）规范由USB-IF组织制定，提供5Gbps全双工传输速率，相较USB 2.0的480Mbps半双工带宽提升10倍以上。其核心优势包括：
- 超高速传输：1GB文件传输仅需15秒（USB 2.0需43秒）
- 增强电源管理：支持900mA供电能力（USB 2.0为500mA）
- 智能协议优化：改进的封包路由与协议效率
图1.1 USB技术演进
2. 测试挑战与关键技术指标
挑战维度 |
技术要求 |
测试难点解析 |
信号完整性 |
5Gbps速率下需满足±5% UI抖动容限 |
需13GHz带宽示波器捕获高频分量（如DS81304示波器支持13GHz带宽/40GSa/s采样率） |
电源稳定性 |
VBUS电压容差±5%（4.75-5.25V），纹波<50mVpp |
DP2000电源提供μA级精度及多重保护机制 |
协议兼容性 |
需通过USB-IF定义的350+测试项 |
RigolCTS软件集成自动化测试套件 |
物理层一致性 |
眼图模板需满足Sx/Sy规范，LFPS信号时序误差<±1% |
专用夹具（USB 3.1 Compliance Load Board）确保阻抗匹配 |
3. 测试系统架构
3.1 核心硬件配置
设备 |
型号 |
关键参数 |
功能定位 |
示波器 |
DS81304 |
13GHz带宽/40GSa/s/4Gpts存储深度 |
信号采集与分析 |
信号发生器 |
DG70000系列 |
1μHz-1.5GHz，<500fs抖动 |
触发信号生成 |
直流电源 |
DP2000 |
0.1mV/1μA分辨率，0.02%精度 |
测试夹具供电 |
测试夹具 |
USB3.1 CLB/DF1C |
阻抗匹配100Ω±5%，插损<0.5dB@5GHz |
DUT信号适配 |
3.2 系统连接拓扑
图4.5 系统连接示意图
4. 测试流程与软件方案
4.1 自动化测试流程
- LFPS信号测试
- 突发时间（Burst Time）：100μs-1ms
- 占空比容差：±2%
- 上升时间：<20ns
- 5Gbps信号分析
- 眼图模板测试（Sx/Sy区域）
- 确定性抖动（DJ）：<0.15UI
- 随机抖动（RJ）：<0.05UI(rms)
- 电源特性验证
- 电压跌落测试：±5%瞬态响应
- 浪涌电流：<100mA@500ms
4.2 RigolCTS软件特性
- 自动化测试引擎：一键完成USB-IF定义的Tx/Rx测试项
- 智能报告生成：HTML格式报告包含：
- 眼图轮廓与模板重合度分析
- 抖动频谱分解（PJ/RJ/DCD）
- 协议层错误统计
- 离线分析模式：支持历史数据回溯与对比测试
图4.11 软件操作界面
5. 典型测试报告解析
5.1 关键测试项示例
测试项 |
标准要求 |
实测结果 |
判定结论 |
差分电压幅值 |
800-1200mVpp |
1024mVpp |
Pass |
上升时间(20%-80%) |
≤0.3UI |
72ps(0.18UI) |
Pass |
共模噪声 |
<50mVrms |
32mVrms |
Pass |
LFPS周期一致性 |
±1% |
0.8%偏差 |
Pass |
5.2 眼图分析示例
图4.13 眼图测试结果
注：实测眼图张开度达到82%，优于USB-IF 75%要求
注： 本方案基于DS80000系列示波器的硬件性能（13GHz带宽/40GSa/s采样率）及RigolCTS V3.2软件平台，测试结果符合USB-IF Rev1.4规范要求。
