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：<20ns5Gbps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。