眼图是评估高速数字信号完整性的核心技术，罗德与施瓦茨（R&S）示波器（如RTP、RTO、RTM系列）提供了业界领先的眼图分析功能。本文将全面解析眼图测试的理论基础、实操步骤和高级应用技巧。

一、眼图基础：为什么需要眼图分析？

眼图的本质是通过叠加数字信号的多个比特周期，直观显示信号在时间、幅度和噪声方面的整体质量。关键参数包括：

眼高：垂直开口度，反映噪声和幅度损失

眼宽：水平开口度，反映抖动和时序误差

眼图模板：基于标准的合格/失败区域定义

适用场景：

高速串行总线测试（PCIe， USB， HDMI， Ethernet）

光纤通信系统验证

时钟和数据恢复（CDR）电路评估

二、硬件准备与连接要点

1. 示波器选型建议

带宽：≥ 被测信号基频的3-5倍（如10 Gbps信号需≥ 30 GHz带宽）

采样率：≥ 带宽的2.5倍（满足奈奎斯特采样定理）

推荐型号：

入门级：RTC1000系列（适合≤ 1 Gbps）

中端：RTO2000系列（适合≤ 16 Gbps）

高端：RTP系列（适合≤ 70 Gbps，内置硬件时钟恢复）

2. 探头选择与连接

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信号类型          推荐探头          连接技巧

≤ 8 Gbps        RT-ZZ80 有源探头  使用探头附带的焊接尖端

> 8 Gbps        RT-ZZ320 有源探头  保持接地线最短（< 2 mm）

差分信号        RT-ZD30 差分探头   确保共模抑制比 > 30 dB

重要提示：校准探头补偿（执行【Probe Compensation】）是获得准确测量的第一步。

三、分步操作流程

步骤1：信号采集设置

按下【Acquire】→ 设置：

采样模式：高分辨率

存储深度：≥ 10 Mpts（确保足够的时间分辨率）

触发类型：边沿触发（选择数据信号本身或同步时钟）

垂直系统：

缩放信号至满量程的80%

启用50 Ω输入阻抗（匹配高速传输线）

步骤2：时钟恢复（关键步骤）

对于嵌入式时钟信号（如PCIe， USB）：

按【Analysis】→ 【Jitter/Eye】→ 【Clock Recovery】

选择恢复方式：

硬件CRU（RTP系列特有）：实时恢复，精度最高

软件PLL：设置带宽（如0.001 × 数据速率）

固定时钟：输入已知时钟频率

黄金法则：时钟恢复带宽应为数据速率的0.001倍至0.01倍。

步骤3：眼图生成与优化

按【Analysis】→ 【Jitter/Eye】→ 【Eye Diagram】

设置参数：

比特率：输入标称数据速率（如10.3125 Gbps）

眼图数量：≥ 100,000个眼（统计意义）

抖动滤波：启用（分离随机与确定性抖动）

显示调整：

颜色分级：热图显示（Hot/Cold）更易观察概率分布

无限持续：关闭（避免旧数据干扰）

网格：开启（便于测量）

步骤4：模板测试

加载标准模板：

按【Mask】→ 【Standard】→ 选择对应标准（如“USB 3.2 Gen2”）

或自定义模板：使用【User Defined】绘制

测试执行：

启用模板测试【Mask Test ON】

设置失败条件：> 0次触碰即失败

查看结果：【Mask Test Results】显示违规次数和位置

四、关键参数测量与分析

水平参数（时序）

总抖动（TJ）：在10⁻¹²误码率下测量（使用浴盆曲线外推）

确定性抖动（DJ）：包括周期性抖动（PJ）、数据相关抖动（DDJ）

随机抖动（RJ）：高斯分布，无法消除

垂直参数（幅度）

眼高（Eye Height）：垂直开口的峰值差

眼幅度（Eye Amplitude）：逻辑高与低电平的平均差

消光比（光通信）：逻辑“1”与“0”的光功率比

快速测量技巧：

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测量项               操作方法                   预期标准

眼宽          使用【Gating】功能框选眼中心    > 0.6 UI

眼高          垂直光标测量中间20%区域        > 80% 幅度

抖动谱        按【Track】→ 【Jitter Spectrum】  无明显峰值

五、高级应用技巧

1. 分解抖动来源

执行【Jitter Separation】分析

观察各分量贡献：

DDJ：检查与码型的相关性

PJ：在频谱中定位特定频率

RJ：评估系统噪声基底

2. 串扰对眼图的影响分析

同时测量受害线和攻击线

使用【Crosstalk Analysis】包

量化串扰导致的眼闭合度（通常要求< 5%）

3. 均衡效果验证

对于接收端均衡（CTLE， DFE）：

注入标准压力信号（如PCIe SJ， SJ@LF）

比较均衡开启/关闭时的眼图改善

测量均衡后眼高提升比例（预期> 50%）

六、常见问题与解决方案

七、实战案例：USB 3.2 Gen 2眼图测试

标准要求：

数据速率：10 Gbps

模板：USB-IF定义的 Tx Compliance模板

眼高最小：120 mV（差分）

具体步骤：

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1. 连接：使用RT-ZD30差分探头，通过夹具连接

2. 设置：比特率=10.3125 Gbps，CR带宽=10 MHz

3. 采集：连续采集500,000个眼图

4. 测试：加载“USB 3.2 Gen2 Tx”模板

5. 报告：使用【Report Generator】输出PDF

验收标准：

模板测试通过（零触碰）

眼高 ≥ 150 mV（留30%余量）

总抖动 ≤ 0.3 UI

如需免费技术支持可联系18682985902（同微信）