使用示波器测试以太网信号需关注物理层电气特性（如电压、时序、眼图），以下是详细操作流程及注意事项：

一、测试前准备

1. 设备要求

   • 示波器：带宽≥信号频率的3倍（如千兆以太网1.25 GHz信号需≥4 GHz带宽示波器）。

   • 探头：

     • 高阻差分探头（推荐）或同轴电缆直连（需阻抗匹配）。

     • 避免普通单端探头（引入共模噪声）。

   • 夹具：

     • RJ45 Breakout Fixture（将网线引脚引出至SMA接口）。

     • PCB测试点（直接连接PHY芯片的TX/RX差分对）。

2. 信号接入

   • 差分信号测量：

     • 探头正负极分别接差分对（如TD+/TD-），接地夹接屏蔽层。

     • 示例：1000BASE-T的差分电压范围±1V，共模电压≤±2.5V。

   • 避免环路干扰：使用隔离变压器或差分探头切断接地回路。

二、关键测试项目与操作

1. 电气参数测试

• 电压电平：
  测量差分峰值电压（需满足标准，如100BASE-TX为2.0±0.2V）。

• 上升/下降时间：
  捕获信号边沿（如1000BASE-T要求≤0.85 ns），使用示波器上升时间测量功能。

• 共模噪声：
  设置示波器为共模模式（(CH1+CH2)/2），噪声应＜50 mVpp。

2. 眼图测试（核心项目）

• 信号生成：
  通过流量发生器发送PRBS（伪随机码） 或满负载数据包。

• 示波器设置：

  1. 触发模式：时钟恢复（或外接参考时钟）。

  2. 开启眼图叠加功能（Persist模式）。

  3. 设置模板测试（IEEE 802.3标准眼图模板）。

• 判读指标：

  • 眼高：＞150 mV（容限噪声干扰）。

  • 眼宽：＞0.7 UI（单位间隔，如1 ns @1Gbps）。

  • 抖动：RJ（随机抖动）＜1.5 ps RMS，DJ（确定性抖动）

图：合格眼图（左）与失真眼图（右：噪声大/抖动高）

3. 时序测量

• 传播延迟：
  测量同一数据包在发送端（TX）与接收端（RX）的时间差（标准：≤570 ns @100m Cat5e）。

• 时钟抖动：
  使用示波器TIE（时间间隔误差）分析功能，要求总抖动（TJ）＜0.3 UI。

三、常见问题诊断

四、操作注意事项

1. 阻抗匹配：

   • 测试路径阻抗保持100Ω（差分）或50Ω（单端），避免反射。

2. 采样率：

   • ≥信号速率的5倍（如1 Gbps信号需≥5 GS/s）。

3. 触发稳定性：

   • 使用差分触发或外时钟同步，避免数据包漏抓。

4. 标准参考：

   • 对照IEEE 802.3-2022 Clause 25-40（百兆/千兆）或Clause 91（万兆）的测试规范。

五、案例演示（千兆以太网PHY芯片测试）

1. 连接：

   • 差分探头 → PHY芯片的TX+/-测试点。

2. 配置：

   • 示波器：5 GHz带宽，10 GS/s采样率，开启眼图模板（IEEE 802.3ab）。

3. 结果：

   • 眼高：220 mV，眼宽：0.8 UI，抖动：RJ=1.2 ps RMS → 合格。

六、高级技巧

• TDR功能：
  部分示波器支持时域反射计（定位阻抗突变点，如线缆损伤）。

• 协议解码：
  结合逻辑分析仪或示波器内置解码器（如Ethernet 802.3）关联物理层与数据包。

总结：示波器测试以太网信号需严格匹配探头/带宽，聚焦眼图、电压及时序三大核心，通过PRBS压力测试暴露隐患，最终以IEEE标准为验收依据。