以太網眼圖分析及整改方案

    以太網廣泛應用于各類通信系統中，以太網物理層芯片的研發廠家也非常多，有Realtek，Intel，Davicom，Broadcom，TI等。為了保證信號傳輸的質量或者查找以太網鏈路中的信號質量，工程師需要對以太網的物理層信號進行測試驗證。過去基于PC的系統，以太網芯片廠家通常會提供基于Windows平臺的PHY控制軟件以方便控制以太網物理層芯片發送可用于測試的信號，而當今以太網已經深入到更多的嵌入式應用中，廠家也通常不會提供相應的軟件來控制以太網物理層芯片發送出用于測試的信號。本文就100M以太網測試的發包問題作一探討和總結。

一、眼圖形成示意圖

         如果是用的Keysight的EyeDiagram 軟件測試以太網眼圖，有兩種方式來測試。

（1）網口連接好被測設備，需要被測設備發送隨機的100M -TX數據。

（2）用LAN TOOL工具控制被測設備的PHY，來發送隨機的100M -TX數據

        連接被測設備的網線不得長于15cm，以減少回波損耗。

二、故障現象

       以太網眼圖測試中，出現不通過現象，結果如下：

       由上可知，主要是眼圖模板下方不能通過。更換不同的PHY芯片，結果依舊。

三、故障分析

       眼圖測試，其測試內容為MAC芯片，經過變壓器到網口之間的原理設計，PCB布局及走線。故障電路設計如下：

PCB布局走線如下:

      根據phy芯片手冊，有以下注意事項未能滿足：

1、PCBOUT引腳缺少并聯電容。

2、PHY及變壓器芯片走線未按差分處理。布局及走線長度基本滿足要求。

    原理圖及PCB進行整改后如下：

      增加PFBOUT反饋電容，PHY及變壓器差分信號按差分設計。

      PCB走線參考如下：

       制版焊接樣機后， 網口2眼圖通過，網口1仍然無法通過。該兩部分走線基本一致，從樣機焊接機變壓器上進一步分析， 交換網口1,2變壓器，并修整器件引腳焊接后， 眼圖測試均能大概率通過，偶爾出現有一兩個點的情況，也不影響通訊效果。通過后眼圖測試結果如下：

         測試網口灌包速率：能平均達到80M，基本滿足要求。

如下：

解決措施：

1、增加PFB反饋引腳耦合電容。

2、差分走線嚴格按照差分布線。

3、PCB走線越短越好。

四、總結建議

       硬件設計時，如有新增器件，需仔細按照芯片手冊進行設計級走線。

五、測試設備推薦：

（1）網絡分析儀

（2）示波器

（3）有源差分探頭

（4）夾具

（5）任意波形發生器