FPGA眼图
FPGA概述PPT课件
6.底层内嵌功能单元 内嵌专用硬核是相对于底层嵌入的软核而言 的，硬核（Hard Core）使FPGA具有强大 的处理能力，等效于ASIC电路。
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1.3 IP核简介
IP（Intelligent Property）核
是具有知识产权的集成电路芯核总称，是 经过反复验证过的、具有特定功能的宏模 块，与芯片制造工艺无关，可以移植到不 同的半导体工艺中。
通道绑定原 理示意图
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5.预加重技术 在印制的电路板上，线路是呈现低通滤波 器的频率特性的，为解决高频部分的损失， 就要采取预加重技术。
预加重技术的思想是：在传输信号时，抬高 信号的高频信号，以补偿线路上高频分量的 损失。
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没有预加重 的发送波形
•30
预加重后的 发送波形
没有预加重 的接收波形
典型的IOB内部结构示意图
2.可配置逻辑块(CLB)
CLB是FPGA内的基本逻辑单元 .
CLB的实际数量和特性会依据器件的不同而不同，但是每 个CLB都包含一个可配置开关矩阵，此矩阵由选型电路(多 路复用器等)、触发器和4或6个输入组成。
典型的CLB结 构示意图
3. 数字时钟管理模块（DCM）
目前FPGA中多使用4输入的LUT，所以每一 个LUT可以看成是一个有4位地址线的RAM。当用 户通过原理图或HDL语言描述一个逻辑电路以后， PLD/FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有可 能结果，并把真值表(即结果)写入RAM，这样，每 输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址去 进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。
DLL简单模 型示意图
Xilinx DLL的典 型模型示意图
在FPGA设计中，消除时钟的传输延迟，实现高扇出 最简单的方法就是用DLL，把CLK0与CLKFB相连 即可。 利用一个DLL可以 实现2倍频输出
眼图的产生原理
眼图的产生原理
眼图是一种用来分析数字通信系统性能的重要工具，它能够直观地展示信号的
时域波形和眼图图案，从而帮助工程师快速诊断和解决通信系统中的问题。
眼图的产生原理涉及到信号采样、时钟抖动、噪声干扰等多个方面，下面我们将逐一介绍。
首先，眼图的产生与信号采样密切相关。
在数字通信系统中，接收端需要对传
输信号进行采样以恢复原始数据。
采样过程中，如果采样时钟的频率与信号的符号速率不匹配，就会导致眼图打开不完整，甚至出现重叠。
因此，信号采样不当是导致眼图失真的重要原因之一。
其次，时钟抖动也是影响眼图质量的重要因素。
时钟抖动是指时钟信号的相位
或频率发生波动，导致采样时刻不准确。
时钟抖动会导致眼图的打开度不足，使得接收端难以正确识别数据。
因此，减小时钟抖动对于保证眼图质量至关重要。
此外，噪声干扰也会对眼图产生影响。
在数字通信系统中，噪声是无法避免的，它会使眼图的边缘变得模糊，降低系统的抗干扰能力。
因此，降低噪声对眼图的影响，提高系统的信噪比是改善眼图质量的重要途径。
除了上述因素外，信号失真、传输介质的频率响应不均匀、时钟漂移等因素也
会对眼图产生影响。
因此，在设计和优化数字通信系统时，需要综合考虑这些因素，以保证系统能够产生清晰、稳定的眼图。
总结一下，眼图的产生原理涉及到信号采样、时钟抖动、噪声干扰等多个方面。
只有在这些因素得到有效控制和优化的情况下，才能够获得清晰、稳定的眼图，从而保证数字通信系统的正常运行。
希望本文对大家对眼图的产生原理有所了解，谢谢阅读！。
通信原理中的眼图如何描述
通信原理中的眼图如何描述通信原理中的眼图是一种常用的信号分析方法，用来描述数字通信中的信号质量和带宽利用率。
它可以表达信号的波形、噪声、振幅和时间间隔等信息，是衡量数字通信系统性能的重要工具。
眼图的基本定义是将连续的信号序列按照一定时间间隔进行采样，然后将采样到的数字信号以一定的水平缩放因子和垂直偏移因子绘制到坐标系中，形成一系列的“眼睛”形状。
每个“眼睛”代表一个样本周期内的传输信号，通过分析这些“眼睛”的开口大小、对称性、向上或向下的移动等特征，可以推断出信道传输特性和影响因素。
眼图可以从多个方面提供有关信号质量的信息。
首先，眼图的开口大小可以反映信号的抗噪声能力和抗干扰能力。
如果开口较小，意味着传输信号容易受到噪声和干扰的影响，信号质量较差；反之，如果开口较大，信号质量较好，传输容易。
其次，眼图的对称性可以反映信号的失真情况。
如果眼图不对称，说明信号可能发生了失真，需要进行补偿或校正。
此外，眼图的移动方向和距离可以表达信号的时钟同步性和信号间隔的准确程度。
如果眼图向上或向下移动，或者眼图的顶部或底部出现扭曲，意味着信号的时钟同步不好，信号间隔的准确性较差。
眼图的形状和特征主要受到以下几个因素的影响。
首先，信号的带宽决定了眼图的开口大小。
带宽越大，眼图的开口越大，信号质量越好。
其次，信号的噪声和干扰会使眼图的开口变窄，影响信号的清晰度。
因此，抗噪声和抗干扰能力越强的信号，眼图的开口越大。
此外，时钟同步误差也会对眼图产生影响。
时钟同步误差越大，眼图的移动越明显，信号间隔的准确度越低。
最后，传输介质的失真和信道衰减会使眼图发生形变，降低信号的质量。
在实际应用中，通过观察和分析眼图，可以识别出信号传输中的问题和优化方案。
例如，如果眼图的开口非常小，表明信号的抗噪声和抗干扰能力差，可以考虑增加信号的幅度、使用更好的编码和解码算法，或者改善传输环境等方法来提高信号质量。
如果眼图的对称性不好，可以考虑采用均衡技术或预编码技术来补偿信号失真。
眼图的概念
眼图的概念眼图是指在频谱分析中常出现的一种信号特征，通常用来表示信号的带宽与中心频率。
它是通过对信号进行傅里叶变换后，在频域中观察信号的频谱特征得到的。
眼图主要用于对数字通信系统中的时域信号进行分析和评估，以了解信道传输性能和判断系统的可靠性。
眼图的原理是基于信号的采样和重构过程。
当信号经过采样和重新构造后，得到的信号会受到噪声和其他干扰的影响，因此在信号的波形上会出现一定的失真和扭曲。
而眼图可以通过观察信号的波形特征来判断信号的质量和误码率等性能指标。
眼图的基本形状是一串类似于“眼睛”的波形，其中包含了信号的多个周期。
在眼图中，通常可以观察到信号的上下垂直边界和左右水平边界，它们分别代表了信号的幅度和时间轴。
而眼图中的开口宽度和深度则代表了信号的峰-峰值（也即电平差）和噪声信号。
眼图的开口宽度反映了信号的峰-峰值。
如果开口很窄，代表峰-峰值很小，即信号的幅度很小。
而如果开口很宽，代表峰-峰值较大，即信号的幅度较大。
通过对眼图开口宽度的观察，可以判断信号的灵敏度和抗干扰能力。
眼图的深度则反映了信号中的噪声。
如果眼图深度很浅，代表噪声信号很小，即信号的质量很好。
而如果眼图深度很深，代表噪声信号很大，即信号的质量较差。
通过对眼图深度的观察，可以判断信号的信噪比和误码率。
眼图的另一个重要特征是眼图的跳动，即眼图上各个周期的变化。
这种跳动反应了信号在传输过程中的时钟偏移和抖动等问题。
通过对眼图跳动的观察，可以判断信号的时钟同步性和时钟失真程度。
眼图的分析主要通过眼图的偏移、闭合度和对称性等指标进行。
眼图的偏移表示了信号的直流偏移情况，可以判断信号的偏置和直流分量。
眼图的闭合度表示了信号的完整性，可以判断信号的时钟同步性和时延扩大情况。
而眼图的对称性表示了信号的对称性，可以判断信号的相位和频率稳定性。
在实际应用中，眼图常用于数字通信系统的调试和优化。
通过对眼图进行分析，可以发现系统中的时钟同步问题、噪声干扰问题和时域失真问题等，并采取相应的措施进行改进和优化。
眼图的定义、原理及模型
▪ 图1中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元 波形叠加组成的。眼图中央的垂直线表示取样时 刻。当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开” 的眼睛。在取样时刻，所有可能的取样值仅有两 个：+1或-1。当波形有失真时，在取样时刻信号 取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分 闭合。这样，保证正确判决所容许的噪声电平就 减小了。换言之，在随机噪声的功率给定时，将 使误码率增加。“眼睛”张开的大小就指明失真 的严重程度。
散度应为0。 4.正负极性不对称度 ▪ 指在最佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。无畸变
眼图的极性不对称度应为0。
▪ 最后，还需要指出的是：由于噪声瞬时电 平的影响无法在眼图中得到完整的反映， 因此，即使在示波器上显示的眼图是张开 的，也不能完全保证判决全部准确。不过， 原则上总是眼睛张开得越大，实际判决越 准确。所以，还是可以通过眼图的张开度 来衡量和比较基带信号的质量，并以此为 依据来调整信号在信道中的传输特性，使 信号在通信系统信道中传输尽最大可能接 近于最佳工作状态。
眼图的定义、原理及模型
▪ 在实际的通信系统中，数字信号经过非理 想的传输系统必定要产生畸变，信号通过 信道后，也会引入噪声和干扰，也就是说， 总是在不同程度上存在码间干扰的。在码 间干扰和噪声同时存在情况下，系统性能 很难进行定量的分析，常常甚至得不到近 似结果。为了便于实际评价系统的性能， 常用所谓“眼图”。眼图可以直观地估价 系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常 用的测试手段。
END
以上有不当之处，请大家给与批评指正， 谢谢大家！
11
▪ 衡量眼图质量的几个重要参数有： 1.眼图开启度(U-2ΔU)/U ▪ 指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。无畸变眼图
眼图分析
光眼图分析（1）
激光器驱动曲线
光眼图分析（2）
现象：过冲明显，0线重 原因：偏流过低，0电平位于域值以下
光眼图分析（3）
现象：有overshoቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt 原因：上升沿过快
光眼图分析（4）
现象：有undershoot 原因：下降沿过缓，负载电容过大
光眼图分析（5）
现象：ringing 原因：阻抗不连续，引起振铃
光眼图分析（9）
现象：全部双线 原因：可能是功率控制不稳定的原因
1 0 T
光眼图分析（10）
现象：左右双线（多线） 原因：可能是时钟问题
1 0 T
光眼图分析（11）
现象：消光比过大或过低 原因：调制电流和偏置电流的控制问题
光眼图分析（12）
现象：占空比 原因：未位于激光器特性曲线的线性区， 或激光器线性不好
光眼图分析（6）
现象：反射reflections 原因：阻抗不连续， 引起振铃
光眼图分析（7）
现象：双线 原因：PDJ(patter dependent jitter)引起 高低频响应不同
光眼图分析（8）
现象：不对称 原因：常发现在直调激光器上，对eml激 光器很少见。可能由于上升下降时间不等， 也可能是占空比问题
交流
眼图(eyediagram)
2006.7.27
目录
眼图的形成 眼图的参数 光眼图分析
眼图形成
1 0 T Trigger
眼图参数和术语
Amplitude(Pk-Pk,Mean,overshoot…) Time(Risetime, falltime,duty,Period…) Comm(Ext ratio,Q factor, Jitter(Pk-Pk), Jitter(RMS),Noise ratio…) Mask(margin,filter,hits…)
眼图观察实验
眼图观察实验实验九眼图观察实验实验内容1、PN码/CMI码的眼图。
2、噪声、码间干扰对眼图的影响。
3、眼图的垂直张开度与水平张开度。
一、实验目的1、熟悉基带信号的眼图观察方法。
2、学会用眼图判断数字信道的传输质量。
3、分析眼图的垂直张开度与水平张开度。
二、眼图观察电路眼图是在同步状态下，各个周期的随机信码波形，重叠在一起所构成的组合波形。
其形状类似一只眼睛故名眼图。
其形成是由于人眼的视觉暂留作用把随机信号在荧屏上反复扫描的波形复合起来。
眼图是用来观察数字传输系统是否存在码间干扰的最简单、直观的方法。
将示波器置于外同步状态，平台的输出时钟接往示波器的通道1，伪随机码接往示波器的通道2，缓慢调整示波器的“同步”旋钮，当时钟与信码的相位同步时即可在示波器屏幕上观察到眼图。
眼图的垂直张开度反映信码幅度的变化量，可用来表示系统的抗噪声能力，垂直张开度越大，抗噪声能力越强。
水平张开度则反映信码的码间干扰。
水平张开度越大，表示信码的码间干拢越小。
垂直张开度与水平张开度越大，越有利于信码再生器的判决，还原出来信码的误码率就越小。
Vt11垂直张开度E= 水平长开度E1= 0tV22V V 12 t 1 t 2图9-1 模型化眼图平台上专门设置有眼图观察电路，它是一级由运算放大器和RC网络组成的低通滤波器，把输入数字信号的高频分量滤除，得到一个模拟的升余弦波，以获得眼图观察效果。
输入的PN码数字信号由U101 CDLD可编程模块二内的数字信号产生电路产生，经过 U101 CPLD可编程模块二 70 CMI码 34 产生电路 35 5 36 31 PN2 2KB/S PN 32 码产生电路CMIOUTCMI MCMI 数字信号眼图FCMI 测试点测试点TP902 TP903 HPN2 FPN2 眼 HPN2 CMI码 1 图 HPN32 2 PN32 3 K02 观 FPN32 察 HC1 1KHz方波电产生电路 FC1 路 HC2 FC2 32KHz方波产生电路 U301 U302 FPGA可编程模块一 39 CMI码产生电路 47 2KB/S PN 码产生电路 48 32KB /S PN 码产生电路 ? ? ? ? 图9-2 眼图观察方框图 ? ? FPGA/CPLD模块选择开关K01和PN码/CMI码选择开关K02的3~2送入眼图观察电路。
眼图形成及其基本知识归纳
1眼图基本概念1.1 眼图的形成原理眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形，它包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。
用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。
示波器一般测量的信号是一些位或某一段时间的波形，更多的反映的是细节信息，而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征，如下图所示：图示波器中的信号与眼图如果示波器的整个显示屏幕宽度为100ns，则表示在示波器的有效频宽、取样率及记忆体配合下，得到了100ns下的波形资料。
但是，对于一个系统而言，分析这么短的时间内的信号并不具有代表性，例如信号在每一百万位元会出现一次突波（Spike），但在这100ns时间内，突波出现的机率很小，因此会错过某些重要的信息。
如果要衡量整个系统的性能，这么短的时间内测量得到的数据显然是不够的。
设想，如果可以以重复叠加的方式，将新的信号不断的加入显示屏幕中，但却仍然记录着前次的波形，只要累积时间够久，就可以形成眼图，从而可以了解到整个系统的性能，如串扰、噪声以及其他的一些参数，为整个系统性能的改善提供依据。
分析实际眼图，再结合理论，一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每一个状态组发生的次数要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在屏幕上，八种状态形成的眼图如下所示：图眼图形成示意图由上述的理论分析，结合示波器实际眼图的生成原理，可以知道一般在示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近（无串扰等影响），如下所示：图示波器实际观测到的眼图如果这八种状态组中缺失某种状态，得到的眼图会不完整，如下所示：图示波器观测到的不完整的眼图通过眼图可以反映出数字系统传输的总体性能，可是怎么样才能正确的掌握其判断方法呢？这里有必要对眼图中所涉及到的各个参数进行定义，了解了各个参数以后，其判断方法很简单。
SERDES信号与眼图
SERDES信号与眼图近年来，芯片功能的增强和数据吞吐量要求推动了芯片产业从低速率数据并行连接转变到高速串行连接。
这个概念被称为SERDES(Serializer-Deserializer)，包括在高速差分对上串行地传送数据，而不是用低速的并行总线。
一个典型例子是用单个PCI-Express通道取代数据速率达2.112Gbps的传统32位66MHz PCI总线，PCI-Express可达到4Gbps的数据速率，但仅使用了工作在2.5GHz的4条线。
简而言之，SERDES协议允许用较少的引脚实现较高的数据速率。
图1给出了各种可能的SERDES接口。
这个例子展示了一个网络处理器位于系统中心的高性能电路板。
SERDES应用用紫色标明，可以用FPGA实现的芯片用黄色标明。
图1：典型的SERDES应用。
SERDES的类型有两种基本类型的SERDES接口：源同步(SS)协议和时钟数据恢复(CDR)协议。
这两种类型的主要差别是如何实现时钟控制。
源同步接口拥有一个伴随传送数据的时钟信号；CDR没有单独的时钟信号，而是把时钟嵌入在数据中。
即CDR接收器将相位锁定在数据信号本身以获取时钟。
表1概括了这两种接口的基本差别。
表1：源同步和时钟数据恢复SERDES接口的比较。
通常CDR协议运行在较高的数据速率和较长的传送距离，因此带来很大的设计挑战。
时钟数据恢复的基础顾名思义，CDR接收器必须从数据中恢复嵌入的时钟。
更准确地说，是从数据信号的交换中获取时钟。
CDR发送器首先串行发送数据，然后将数据转换成8b/10b编码方案。
编码处理获得8位数据并将其转换成10位符号。
8b/10b编码方式可以在数据线上传送相等数目的0和1，从而减少码间干扰，并提供足够多的数据边沿，以便接收器在收到的数据流上锁定相位。
发送器将系统时钟倍频至传送比特率，并以该速率在TX差分对上发送8b/10b数据。
CDR接收器的任务首先是在RX差分位流上锁定相位，然后接收器按照恢复的时钟进行数据位对齐，接着用接收器的参考时钟进行字对齐。
眼图分析
光眼图分析（11）
现象：消光比过大或过低 原因：调制电流和偏置电流的控制问题
光眼图分析（12）
现象：占空比 原因：未位于激光器特性曲线的线性区，
或激光器线性不好
交流
眼图(eyes diagram)
目录
眼图的形成 眼图的参数 光眼图分析
眼图形成
1 0
T Trigger
眼图参数和术语
Amplitude(Pk-Pk,Mean,overshoot…) Time(Risetime, falltime,duty,Period…) Comm(Ext ratio,Q factor, Jitter(Pk-Pk),
高低频响应不同
光眼图分析（8）
现象：不对称 原因：常发现在直调激光器上，对eml激
光器很少见。可能由于上升下降时间不等， 也可能是占空比问题
光眼图分析（9）
现象：全部双线 原因：可能是功率控制不稳定的原因
1 0
T
光眼图分析（10）
现象：左右双线（多线） 原因：可下冲 原因：下降沿过缓，负载电容过大
光眼图分析（5）
现象：ringing 原因：阻抗不连续，引起振铃
光眼图分析（6）
现象：反射reflections 原因：阻抗不连续，
引起振铃
光眼图分析（7）
现象：双线 原因：PDJ(patter dependent jitter)引起
Jitter(RMS),Noise ratio…) Mask(margin,filter,hits…)
光眼图分析（1）
激光器驱动曲线
光眼图分析（2）
现象：过冲明显，0线重 原因：偏流过低，0电平位于域值以下
光眼图分析（3）
现象：有overshoot过冲 原因：上升沿过快
眼图(Eye Diagram)含义讲解
眼图（Eye Diagram）含义讲解什么是眼图？它用在什么场合？反映了波形的什么信息？眼图（Eye Diagram）可以显示出数字信号的传输质量，经常用于需要对电子设备、芯片中串行数字信号或者高速数字信号进行测试及验证的场合，归根结底是对数字信号质量的一种快速而又非常直观的观测手段。
消费电子中，芯片内部、芯片与芯片之间经常用到高速的信号传输，如果对应的信号质量不佳，将导致设备的不稳定、功能执行错误，甚至故障。
眼图反映的是数字信号受物理器件、信道的影响，工程师可以通过眼图，迅速得到待测产品中信号的实测参数，并且可以预判在现场可能发生的问题。
1、眼图的形成对于数字信号，其高电平与低电平的变化可以有多种序列组合。
以3个bit为例，可以有000-111共8中组合，在时域上将足够多的上述序列按某一个基准点对齐，然后将其波形叠加起来，就形成了眼图。
如图1。
对于测试仪器而言，首先从待测信号中恢复出信号的时钟信号，然后按照时钟基准来叠加出眼图，最终予以显示。
图1. 眼图的形成2、眼图中包含的信息对于一幅真实的眼图，如图2，首先我们可以看出数字波形的平均上升时间(Rise Time)、下降时间(Fall Time)、上冲(Overshoot)、下冲(Undershoot)、门限电平(Threshold/Crossing Percent)等基本的电平变换的参数。
图2. 电平变换参数信号不可能每次高低电平的电压值都保持完全一致，也不能保证每次高低电平的上升沿、下降沿都在同一时刻。
如图3，由于多次信号的叠加，眼图的信号线变粗，出现模糊(Blur)的现象。
所以眼图也反映了信号的噪声和抖动：在纵轴电压轴上，体现为电压的噪声(Voltage Noise)；在横轴时间轴上，体现为时域的抖动(Jitter)。
图3. 噪声和抖动由于噪声和抖动，眼图上的空白区域变小。
如图4，在除去抖动和噪声的基础上，眼图上空白的区域在横轴上的距离称为眼宽(Eye Width)，在眼图上叠加的数据足够多时，眼宽很好的反映了传输线上信号的稳定时间；同理，眼图上空白的区域在纵轴上的距离称为眼高(Eye Height)，在眼图上叠加的数据足够多时，眼高很好的反映了传输线上信号的噪声容限，同时，眼图中眼高最大的地方，即为最佳判决时刻。
眼图的名词解释
眼图的名词解释眼图（Eye diagram）是一种用于电信领域信号质量评估的图形分析工具。
它利用实际信号的采样数据绘制而成，通常呈现为上方为信号波形，下方为相关的信号参数。
眼图通过将连续波形的多个周期叠加在一起，形成多个瞬态过程的重叠，从而提供了信号的稳态和瞬态特征的直观展示。
它能够有效地反映信号的时域和频域特征，以及信号的抗干扰能力、传输质量和时钟恢复性能。
眼图的形状和特征对于信号的质量评估至关重要。
通过观察眼图，我们可以判断信号的完整性和稳定性。
一个清晰、稳定的眼图表示信号传输良好，存在较高的抗噪声和干扰能力。
相反，如果眼图模糊或变形，可能意味着信号存在时钟偏移、抖动、畸变或其他噪声问题。
眼图常用于高速数字通信系统的设计、调试和故障排除中。
它可以帮助工程师确定信号失真的原因，并调整系统参数以提高传输质量。
通过观察眼图，工程师可以识别出信号的主要问题，例如噪声、时钟偏移、串扰、 ISI（Inter-Symbol Interference，符号间干扰）等。
在信号调试中，工程师通常会根据眼图上的特征，对发送和接收端的设备进行相应的调整和优化。
眼图在不同应用领域具有广泛的应用。
在电信领域，眼图可以用于评估数字通信系统的性能，例如以太网、光纤通信、无线通信等。
在光学领域，眼图可以帮助工程师分析光信号的传输质量，以便改善光通信系统的性能。
在高频电路设计中，眼图可以用于评估高速信号的时钟恢复和数据传输能力。
综上所述，眼图是一种用于信号质量评估的重要工具，具有直观、全面的特点。
通过观察眼图，我们可以深入了解信号的稳态和瞬态特征，从而改进通信系统的性能。
眼图的应用范围广泛，对于电信、光学和电路设计等领域都具有重要意义。
随着通信技术的发展，眼图将继续发挥其重要的作用，帮助我们理解和优化信号传输的质量和性能。
眼图硬件调试方法
湘教版九年级上册数学期中考试试题一、选择题。
（每小题只有一个正确答案）1．下列函数中，是反比例函数的为（ ）A ．y=15xB ．y=22x C ．y=2x+1 D ．2y=x 2．关于反比例函数3y x =的图象，下列说法正确的是（ ）．A ．必经过点（2，1）B ．两个分支分布在第二、四象限C ．两个分支关于y 轴成轴对称D ．两个分支关于原点成中心对称 3．下列方程中，是一元二次方程的是（ ）A ．x 2+2=yx 2B ．x 2+5x=(x+3)(x-3)C ．(x-1)2=5D ．2111x x+= 4．已知正五边形ABCDE 与正五边形'''''A B C D E 的面积比为1:2，则它们的相似比为（ ）A ．1:2B ．2:1C ．D 5．若方程22(2)210m m x x --+-=是关于x 的一元二次方程，则m 的值是（ ）A ．2B ．-2C ．2±D ．3 6．若23a b =，则32a b a b -+的值是（ ） A ．75 B ．23 C ．125 D ．07．已知一元二次方程2x 6x c 0-+=有一个根为2，则另一根为A ．2B ．3C ．4D ．88．如图，AB ∥CD ，AC 、BD 、EF 相交于点O ，则图中相似三角形共有（ ）A ．1对B ．2对C ．3对D ．4对 9．如图所示，不能判定△ABC ∽△DAC 的条件是( )A ．∠B ＝∠DACB ．∠BAC ＝∠ADC C ．AC 2＝DC ·BCD ．AD 2＝BD ·BC 10．对于反比例函数4y x=，下列说法错误的是（ ） A ．它的图象与坐标轴永远不相交B ．它的图象绕原点旋转180°能和本身重合C ．它的图象关于直线y x =±对称D ．它的图象与直线y x =-有两个交点二、填空题 11．如果四条线段m ，n ，x ，y 成比例，若m=2 ， n=8 ， y=4．则线段x 的长是__________． 12．小颖测得2m 高的标杆在太阳下的影长为1.2m ，同时又测得一棵树的影长为2.4m ， 请你帮助小颖计算出这棵树的高度为___________m ．13．如果关于x 的方程x 2-2x+a-1=0有两个相等的实数根，那么a 的值等于________． 14．已知A(－1，y 1)，B(2，y 2)两点在双曲线k y x=上，且k ＞0，则y 1______y 2（填＞或＜）． 15．如图，一次函数y ＝kx +b 的图象与反比例函数m x y =的图象交于A （﹣2，1）、B （1，﹣2）两点．一次函数的值大于反比例函数的值时x 的取值范围是_____．16．方程(3)3x x x -=-的解是_______.17．若反比例函数，k y x=的图象过点（-2，1）则一次函数y=kx-k 的图象经过第________________象限．18．把一矩形纸片对折，如果对折后的矩形与原矩形相似，则原矩形纸片的长与宽之比为_______．三、解答题19020142sin 604cos30+-︒-︒20．如图所示，在锐角△ABC 中，AD ，BE 分别是边BC ，AC 上的高， 求证：ADACBE BC = ．21．如图，直线y=2x-6与反比例函数ky x =的图象交于点A （4，2），与x 轴交于点B ．（1）求k 的值及点B 的坐标；（2）求△OAB 的面积．22．如图，利用一面墙(墙的长度不超过45m)，用80m 长的篱笆围一个矩形场地．(1)怎样围才能使矩形场地的面积为750m 2？(2)能否使所围矩形场地的面积为810m 2 ，为什么？23．已知，如图所示的双曲线是函数3m y x -=（m 为常数，x ＞0）图象的一支．（1）求常数m的取值范围；（2）若该函数的图象与一次函数y=x+1的图象在第一象限的交点为A（2，n），求点A的坐标及反比例函数的表达式．24．如图，△ABC是等边三角形，点D、E分别在BC、AC上，且BD=CE，AD与BE相交于点F．（1）试说明△ABD≌△BCE；（2）△EAF与△EBA相似吗？说说你的理由．25．在矩形ABCD中，AB＝5 cm，BC＝6 cm，点P从点A开始沿AB向终点B以1 cm/s 的速度移动，与此同时，点Q从点B开始沿边BC向终点C以2 cm/s的速度移动，如果P、Q分别从A、B同时出发，当点Q运动到点C时，两点停止运动，设运动时间为t秒．(1)填空：BQ＝________，PB＝________(用含t的代数式表示)；(2)当t为何值时，PQ的长度等于(3)是否存在t的值，使得五边形APQCD的面积等于26 cm2？若存在，请求出此时t的值；若不存在，请说明理由．26．（2013年四川绵阳12分）如图，已知矩形OABC中，OA=2，AB=4，双曲线kyx（k＞0）与矩形两边AB、BC分别交于E、F．（1）若E是AB的中点，求F点的坐标；（2）若将△BEF沿直线EF对折，B点落在x轴上的D点，作EG⊥OC，垂足为G，证明△EGD∽△DCF，并求k的值．参考答案1．A【分析】根据反比例函数的定义判断即可.【详解】根据反比例函数的定义，A是反比例函数，BCD均不是反比例函数.故选：A.2．D【分析】把(1，1)代入得到左边≠右边；k=4＞0，图象在第一、三象限；根据轴对称的定义沿y轴对折不重合；根据中心对称的定义得到两曲线关于原点对称；根据以上结论判断即可．【详解】解：A 、把点（2，1）代入反比例函数3y x=得3≠1不成立，故A 选项错误；B 、由k=3＞0知，它的图象在第一、三象限，故B 选项错误；C 、图象的两个分支关于y=x 对称，关于y 轴不成轴对称，故C 选项错误；D 、两曲线关于原点对称，故D 选项正确；故选：D ．【点睛】本题主要考查对反比例函数的性质，轴对称图形，中心对称图形等知识点的理解和掌握，能根据反比例函数的性质进行判断是解此题的关键．3．C【分析】只含有一个未知数，且未知数的最高次数是2的整式方程叫做一元二次方程．一元二次方程有三个特点：①只含有一个未知数；②未知数的最高次数是2；③是整式方程．【详解】A ． x 2+2=yx 2含有2个未知数，故不是一元二次方程；B ． x 2+5x=(x+3)(x-3)化简后为5x+9=0，故不是一元二次方程；C ． (x-1)2=5是一元二次方程；D ． 2111x x +=的分母含未知数，故不是一元二次方程； 故选C ．【点睛】此题主要考查了一元二次方程的定义，要判断一个方程是否为一元二次方程，先看它是否为整式方程，若是，再对它进行整理．如果能整理为ax 2+bx +c =0（a ≠0）的形式，则这个方程就为一元二次方程．4．C【分析】根据相似多边形面积的比等于相似比的平方求解即可．【详解】∵五边形ABCDE 与五边形'''''A B C D E 是正五边形，∴正五边形ABCDE 与正五边形'''''A B C D E 相似，∵面积比为1：2，∴相似比为1．故选：C ．【点睛】本题考查相似多边形的性质，相似多边形对应边之比、周长之比等于相似比，而面积之比等于相似比的平方．5．B【分析】本题根据一元二次方程的定义求解．一元二次方程必须满足两个条件：（1）未知数的最高次数是2；（2）二次项系数不为0．由这两个条件得到相应的关系式，再求解即可．【详解】由22(2)210m m x x --+-=是关于x 的一元二次方程，得222m -=，且20m -≠． 解得：2m =-，故选：B ．【点睛】本题考查了一元二次方程的定义．要特别注意二次项系数0a ≠这一条件．6．D【分析】 设23a b k ==，则a=2k ，b=3k ，代入式子化简即可． 【详解】 解：设23a b k ==， ∴a=2k ，b=3k ， ∴32a b a b-+=322323k k k k ⨯-⨯+=0， 故选D.【点睛】本题考查比例线段，解题的关键是学会利用参数解决问题，属于中考常考题型． 7．C【详解】试题分析：利用根与系数的关系来求方程的另一根．设方程的另一根为α，则α+2=6， 解得α=4．考点：根与系数的关系．8．C【分析】根据平行于三角形一边的直线和其他两边或两边延长线相交，所构成的三角形与原三角形相似解答即可．【详解】解：∵AB ∥CD ，∴△AEO ∽△CFO ，△BEO ∽△DFO ，△ABO ∽△CDO ，共有3对．故选C ．【点睛】本题考查了相似三角形的判定方法，相似三角形的判定方法有：①对应角相等，对应边成比例的两个三角形叫做相似三角形；②平行于三角形一边的直线和其他两边或两边延长线相交，所构成的三角形与原三角形相似；③两角相等的两个三角形相似；④两边对应成比例，且夹角相等的两个三角形相似判定即可；⑤三边对应成比例的两个三角形相似．9．D【分析】已知有公共角∠C ，则A 、B 选项可根据有两组角对应相等的两个三角形相似来判定；C 选项可以根据两组对应边的比相等且相应的夹角相等的两个三角形相似来判定；D 选项虽然也是对应边成比例但无法得到其夹角相等，所以不能推出两三角形相似．【详解】已知△ABC 和△DCA 中,∠ACD =∠BCA ;如果△ABC ∽△DAC ，需满足的条件有： ①B DAC ∠∠=或BAC ADC ∠∠=； ②AC BC DC AC=即2AC DC BC ；=⋅ 故选D.【点睛】考查相似三角形的判定定理，熟练掌握相似三角形的几种判定方法是解题的关键. 10．D【分析】当k ＞0，双曲线的两支分别位于第一、第三象限，在每一象限内y 随x 的增大而减小，根据反比例函数的性质对四个选项进行逐一分析即可．【详解】解：A .∵反比例函数4y x =中，4＞0，∴此函数图象在一、三象限，故本选项正确； B .∵反比例函数4y x=的图象双曲线关于原点对称，故本选项正确； C .反比例函数的图象可知，图象关于直线y x =±对称，故本选项正确；D .∵反比例函数4y x=的图象位于第一、三象限，直线y x =-经过第二、四象限，所以直线y x =-与双曲线4y x =无交点，故本选项错误；故选D ．【点睛】本题考查了反比例函数的性质，熟知反比例函数的增减性是解答此题的关键．11．1【分析】因为四条线段成比例，可根据前两条线段，确定其比例，进而求出x 的值．【详解】解：∵m ：n=2：8=1：4，∴x ：y=1：4，∵y=4，∴x=1．故答案为1．【点睛】本题考查了成立比例的线段，在四条线段中，如果其中的两条线段的比等于另外两条线段的比，那么这四条线段叫做成比例线段，简称比例线段．12．4【分析】在同一时刻，物体的实际高度和影长成比例，据此列方程即可解答．【详解】解：如图，DE 表示标杆，BC 表示树，根据题意可得：△ADE ∽△ABC ，即=AE DE AC BC，设这棵树的高为x ， 则2 1.2=2.4x ， 解得x=4m ．故答案为：4．【点睛】本题考查相似三角形性质的应用．解题时关键是找出相似的三角形，然后根据对应边成比例列出方程，建立适当的数学模型来解决问题．13．2【分析】根据根的判别式得出△=0，列出关于a 的方程，求出方程的解即可．【详解】解：∵关于x 的方程x 2-2x+a-1=0有两个相等的实数根，∴△=(-2)2-4×1×(a-1)=0，解得：a=2，故答案为：2．【点睛】本题考查了一元二次方程ax 2+bx +c =0（a ≠0）的根的判别式∆=b 2﹣4ac 与根的关系，熟练掌握根的判别式与根的关系式解答本题的关键．当∆>0时，一元二次方程有两个不相等的实数根；当∆=0时，一元二次方程有两个相等的实数根；当∆<0时，一元二次方程没有实数根．14．＜【分析】先判断出反比例函数的图象所在的象限，即可得出结论．【详解】解：∵双曲线k y x=中k ＞0， ∴双曲线在一、三象限，∴A(-1，y 1)在第三象限，B(2，y 2)在第一象限，∴y 1＜y 2．故答案为：＜．【点睛】 本题考查了反比例函数的图象与性质，反比例函数k y x=(k 是常数，k ≠0)的图象是双曲线，当k ＞0，反比例函数图象的两个分支在第一、三象限，在每一象限内，y 随x 的增大而减小；当 k ＜0，反比例函数图象的两个分支在第二、四象限，在每一象限内，y 随x 的增大而增大．15．x ＜﹣2或0＜x ＜1【分析】根据图象即可求得．【详解】∵A （﹣2，1），B （1，﹣2），由图象可知：一次函数的值大于反比例函数的值时x 的取值范围是x ＜﹣2或0＜x ＜1． 故答案为：x ＜﹣2或0＜x ＜1．【点睛】本题考查了反比例函数与一次函数的交点问题，解题时注意数形结合思想的运用． 16．1x =1,2x =3【分析】直接用因式分解法解解一元二次方程可得答案.【详解】解：()33x x x -=-x(x-3)-(x-3)=0(x-3)(x-1)=0∴1x =1或2x =3.故答案为: 1x =1,2x =3.【点睛】本题考查的是用因式分解法解一元二次方程,把方程分解成两个一次因式的积,然后求出方程的根.17．一、二、四【分析】先根据反比例函数图象上点的坐标特征得到k=-2，则一次函数为y=-2x+2，然后根据一次函数图象与系数的关系求解．【详解】解：把(-2，1)代入k y x=得k=-2×1=-2， ∴一次函数为y=-2x+2，∴一次函数经过第一、二、四象限，不经过第三象限．故答案为：一、二、四．【点睛】本题考查了反比例函数图像上点的坐标特征，一次函数图象与系数的关系：一次函数y=kx+b （k 、b 为常数，k≠0）是一条直线，当k ＞0，图象经过第一、三象限，y 随x 的增大而增大；当k ＜0，图象经过第二、四象限，y 随x 的增大而减小；图象与y 轴的交点坐标为(0，b)．18【解析】试题分析：不妨设原矩形长为x ，宽为y ，因为对折后与原矩形相似，则必定是沿着长的垂直平分线对折，且对折后矩形的两边长为2x 和y .根据相似三角形性质，有::2x x y y =，所以222x y =，则x y=. 考点：1.相似三角形的性质；2.求两个量之比.19．1+【分析】先逐项化简，再算加减即可．【详解】原式=124+-=1=1【点睛】本题考查了实数的混合运算，熟练掌握特殊角的三角函数值、实数的运算法则是解答本题的关键．20．证明见解析【分析】根据两角相等的两个三角形相似证明△ADC∽△BEC即可．【详解】证明：AD，BE分别是边BC，AC上的高∴∠ADC=∠BEC =900 ，又∠C=∠C，∴△ADC∽△BEC ，AD ACBE BC=．【点睛】本题考查了相似三角形的判定，熟练掌握形似三角形的判定方法是解答本题的关键．①有两个对应角相等的三角形相；②有两个对应边的比相等，且其夹角相等，则两个三角形相似；③三组对应边的比相等，则两个三角形相似．21．（1）k=8，B(3，0)；（2）3【分析】（1）利用待定系数法即可求出k的值，把y=0代入y=2x-6即可求出点B的坐标；（2）根据三角形的面积公式计算即可．【详解】解：（1）把A(4，2)代入kyx=，得2=4k，解得k=8，在y=2x-6中，当y=0时，2x-6=0，解得x=3，∴点B 的坐标为(3，0)；（2）连接OA ，∵点B(3，0)，∴OB=3，∵A(4，2)，∴△OAB=12×3×2=3．【点睛】本题考查了待定系数法求反比例函数解析式，一次函数与x 轴的交点问题，以及三角形的面积等知识，解题的关键是灵活运用所学知识解决问题，属于中考常考题型．22．⑴围成矩形长为30m ，宽为25 m 时，能使矩形面积为750㎡．⑵不能．【详解】试题分析：（1）设所围矩形ABCD 的长AB 为x 米，则宽AD 为()180x 2- 米，根据矩形面积的计算方法列出方程求解；（2）假使矩形面积为810米，则方程无实数根，所以不能围成矩形场地．试题解析：（1）设所围矩形ABCD 的长AB 为x 米，则宽AD 为()180x 2-米． 依题意，得()1x 80x 7502⋅-=，即2x 80x 15000-+=. 解此方程，得x 1=30，x 2=50.∵墙的长度不超过45m ，∴x 2=50不合题意，应舍去．当x=30时，()()1180x 80302522-=⨯-=. 答：当所围矩形的长为30m 、宽为25m 时，能使矩形的面积为750m 2．（2）不能．理由如下： 由()1x 80x 8102⋅-=得2x 80x 16200-+=．∵()22b 4ac 80411620800∆=-=--⨯⨯=-＜，∴方程2x 80x 16200-+=没有实数根．∴不能使所围矩形场地的面积为810m 2．考点：1.一元二次方程的应用（几何问题）；2. 矩形的性质；3.一元二次方程根的判别式. 23．（1）m ＞3；（2）A (2，3)，y=6x 【分析】（1）由反比例函数图象位于第一象限得到m-3大于0，即可求出m 的范围；（2）将A 坐标代入一次函数解析式中求出n 的值，确定出A 坐标，代入反比例解析式中即可确定出反比例解析式．【详解】解：（1）根据图象得m-3＞0，解得m ＞3；（2）∵点A （2，n ）在一次函数y=x+1的图象上，∴n=2+1=3，则A 点的坐标为(2，3)．又∵点A 在反比例函数（m 为常数，x ＞0）的图象上，∴m-3=2×3=6，∴反比例函数的表达式为y=6x． 【点睛】此题考查了一次函数与反比例函数的交点问题，涉及的知识有：反比例函数的图象与性质，待定系数法求反比例解析式，熟练掌握待定系数法是解本题的关键．24．（1）证明见解析；（2）相似；理由见解析.【解析】（1）根据等边三角形各边长相等和各内角为60°的性质可以求证△ABD ≌△BCE ；（2）根据全等三角形对应角相等性质可得∠BAD =∠CBE ，进而可以求得∠EAF =∠EBA ，即可求证△EAF ∽△EBA ，即可解题．（1）证明：∵△ABC 是等边三角形，∴AB =BC ，∠ABD =∠BCE =60°，又∵BD =CE ，∴△ABD ≌△BCE ；（2）答：相似；理由如下：∵△ABD≌△BCE，∴∠BAD=∠CBE，∴∠BAC﹣∠BAD=∠CBA﹣∠CBE，∴∠EAF=∠EBA，又∵∠AEF=∠BEA，∴△EAF∽△EBA．点睛：本题考查相似三角形的判定，全等三角形的判定与性质.熟练应用三角形全等及相似的判定方法是解题的关键.25．（1）2t cm；(5－t)cm；（2）当t＝3秒时，PQ的长度等于；（3）存在，当t＝1秒时，五边形APQCD的面积等于26 cm2，理由见解析．【分析】（1）根据P、Q两点的运动速度可得BQ、PB的长度；（2）根据勾股定理可得PB2+BQ2＝QP2，代入相应数据解方程即可；（3）根据题意可得△PBQ的面积为长方形ABCD的面积减去五边形APQCD的面积，再根据三角形的面积公式代入相应线段的长即可得到方程，再解方程即可．【详解】解：(1) ∵P从点A开始沿边AB向终点B以1cm/s的速度移动，∴AP＝tcm．∵AB＝5cm，∴PB＝(5﹣t)cm．∵点Q从点B开始沿边BC向终点C以2cm/s的速度移动，∴BQ＝2tcm，故答案为：2t cm ，(5－t)cm ；(2)由题意得：(5－t)2＋(2t)2＝(2，解得t1＝-1(不合题意，舍去)，t2＝3．当t＝3秒时，PQ的长度等于．(3)存在．理由如下：长方形ABCD的面积是：5×6＝30(cm2)，使得五边形APQCD的面积等于26 cm2，则△PBQ的面积为30－26＝4(cm2)，∴(5－t) ×2t×12＝4，解得t1＝4(不合题意，舍去)，t2＝1．即当t＝1秒时，使得五边形APQCD的面积等于26 cm2．【点睛】本题考查了一元二次方程的应用，以及勾股定理的应用，对于面积问题应熟记各种图形的面积公式，然后根据题意列出方程是解题关键．26．（1）（4，1）；（2）证明见详解；k=3.【详解】解：（1）四边形OABC为矩形，AB=OC=4，E是A的中点，∴AE=2.∵OA=2，点E坐标为(2，2).∵点E在双曲线y=kx上，∴k=2×2=4.∵点F在直线BC及双曲线y=4x上，∴设点F的坐标为（4，f），则f=44=1，∴点F的坐标为（4，1）.（2）①证明：∵△DEF是由△BEF沿EF对折得到的. ∴∠EDF=∠EBF=90°.∵点D在直线OC上，∴∠GDE+∠CDF=180°-∠EDF=180°-90°=90°∵∠DGE=∠FCD=90°∴∠GDE+∠GED=90°∴∠CDF=∠GED∴△EGD△DCF②设点E的坐标为（a，2），点F的坐标为（4，b），∵点E，F在双曲线y=kx上，∴k=2a=4b，a=2b；∴有点E（2b，2），∴AE=2b，AB=4，ED=FB=4-2b，EG=OA=CB=2，CF=b，DF=BF=CB-CF=2-b，∵△EGD△DCF，∴点F（4，34），∴k=4×34=3.。
光模块眼图的形成
光模块眼图的形成
●眼图，是由于示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形
成眼图。
---百度
整理一下：
✓眼图：串行信号在时钟周期内，通过采样，以积分（有人叫余晖）的方式，在设备上的数据投影。
✓采样目标：一般为串行电信号，光信号。
✓目的和作用：以直观的方式分析数字信号的传输质量。
形成方式：通过对多种数字信号组合的叠加而成。
常见参数：上升时间(Rise Time)，下降时间(Fall Time)，上冲(Overshoot)，下冲(Undershoot)，门限电平，抖动（Jitter）Q (Q 因子)。
光模块眼图常见参数：消光比（ER）, 余量（MASK margin）, 交叉点(Cross Point)
眼图的测量（或者叫采集和显示）
针对光模块的眼图测量：一般情况下选择余地不多：安捷伦，泰克，安立，力科，这几种比较常见。
本人倒是全都用过，不过常见的还是前两家的产品。
题外话，偶然读到过光采样（光梳采样）示波器原理的文章，初步琢磨了一些，还是很有意思的，有机会准备研究研究，也许有机会突破一下采样速率不达标的瓶颈。
眼图基本原理
高速串行总线－信号线上不仅包含数据信息还包 含时钟信息
Differential serial data is sent without any clock signal across the interconnect to the receiver
Tx + +
path
--
+ + Rcv --
CDR DATA
DATA CLOCK
A clock is “recovered” from the incoming data at the receiver through a clock and data recovery circuit (CDR).
高速串行总线－数据传输过程中干扰因素增多
Tx + +
Байду номын сангаас
PBase Eye Aperture
Quality Factor = (PTopmean-PBasemean)/(PTopsigma+PBasesigma)
Eye Height = (PTopmean-3*PTopsigma)-(PBasemean+3*PBasesigma)
Eye Width = (TCross2mean-3*TCross2sigma)-(TCross1mean+3*TCross1sigma) Crossing Percent, Duty Cycle Distortion, Noisepk-pk, NoiseRMS, SNR
高速串行总线和传统并行总线对比
高速串行总线－新兴标准和数据速率
FibreChannel 4X FBDIMM
4.25 Gb/s 4.8 Gb/s
高速通信系统EyeDiagram原理简介
高速通信系统EyeDiagram原理简介眼图是时域分析中常用的技术，它广泛的应用在计算机、数字通信及光纤通信系统的测试分析中，其结果对信号的完整性分析，具有相当直观且简便的方法，本文将解释眼图形成的过程，并对衍生出的相关量测参数做一些概念性的介绍。
1、眼图形成原理图1 由八个状态所形成的眼图示意图在数字通讯系统的物理层中，波形的定义是以逻辑电平的1与0来做判断，但在一般示波器上，提取到的信号是一段相当短的时间，例如示波器的整个显示屏幕宽度为100ns，则表示在示波器的有效带宽、采样率及内存配合下，得到了100ns下的波形数据，但在这么短的时间中，所分析的波形数据并不具有代表性，例如信号在每一兆位会出现一次突破，在此时间内，出现的几率很小，因此会错过某些重要的信息。
若可以以重复叠加的方式，将新的信号不断的加入显示屏幕中，但却仍然记录之前的波形，只要累积的时间够久，就可以形成一个眼形的图案，如图1所示，它就好像把一组信号切成三位的二进制元逻辑叠在一起一般。
其中要注意的是，一个完整的眼图应该包含所有的八组状态（即000到111），且每一个状态发生的次数要尽量一致，否则，将有某些信息无法呈现在显示屏幕中，如图2所示。
为图2 因缺乏某组状态将无法形成完整的眼图了达到量测结果的有效性，一般会采用随机编码的方式，这种编码的好处是当操作完一个回路后，所有的状态将会平均分配，使得眼图的形状是对称的，其中又因不同的位组长度而分成数种规格，而编码产生的方式，可以由硬件或软件来达成，硬件的方式是采用数字逻辑电路达成，软件则是在先将数据存在编码器内部的内存中，经过时钟触发内存中的字符串信息，随机编码的另一用途，是量测待测物在各种条件下的误码率。
此时需要有同样编码行为的错误分析仪搭配才可以达到此量测目的。
2、硬件介绍最简单最直接能分析出眼图的仪器非示波器莫属，而在取样的方法上，又分成及时及重复性两大类，而一般的示波器，大都是以前者为主，后者主要是应Gigabit速度以上测试的要求，如Infiniband、光纤通信等，其分类上大致可以从操作的带宽作为区分，及时取样主要在DC至6GHz范围内，而重复取样则针对100MHz以上至65GHz为主。
眼图常用知识介绍
眼图常用知识介绍关于眼图及其测量大家已经做了较多的讨论，最经典的文章是《传输指标测试大全》中有关眼图部分，其侧重于眼图的定义和测量，《光眼图分析》其侧重点在于眼图产生的机理,以及色散对长距离传输后的眼图的影响。
本次讨论的侧重点是如何来从眼图的中看出一些量化的数据，如信号的上升、下降时间；交叉点位置；消光比；Q因子；信噪比；抖动等；以及如何从各个方面来衡量一个眼图的优劣。
1 眼图与常用指标介绍下图为一个10G光信号的眼图，左边是眼图的形状以及10G眼图的模板，右边一栏为这个光信号的一些测量值。
从上而下分别为消光比（ExdB）、交叉点比例（Crs）、Q因子（QF）、平均光功率（AOP）、上升时间（Rise）、下降时间（Fall）、峰峰值抖动（PFJi）、均方根值抖动（RMSJ）。
消光比定义为眼图中1 电平比0 电平的值，在建议中根据不同的速率、传输距离又不同的要求、对于我们直接外购的光模块要根据ITU-T（G.957 G.691）的建议、以及厂家的器件资料的测试、衡量器件是否符合要求。
对于我们自己开发的光模块、除了满足建议要求之外，不同的激光器的类型有不同的要求，一般的对于FP/DFB直调激光器，要求消光比不小于8.2dB，EML 电吸收激光器消光比不小于10dB，ITU-T中对于消光比没有规定一个最大值，但是这并不意味着消光比可以无限大，消光比太高了，将导致激光器的啁啾系数太大，导致通道代价超标不利于长距传输。
一般建议实际消光比实际光接口类型（与速率、传输距离有关）的最低要求消光比大0.5~1.5dB。
这不是一个绝对的数值，之所以给出这么一个数值是害怕消光比太高了，传输以后信号劣化太厉害，导致误码产生或通道代价超标。
如果一个光模块传输其标称距离以后，没有产生误码并且通道代价满足指标要求，只要消光比大于ITU-T建议的最低值，多大都可以。
交叉点比例反映信号的占空比大小。
由于传输过程中，光信号的脉冲宽度将会展宽，导致接收侧的交叉点相对于发送侧上移。
眼图基本知识总结
通常定义：在实际数字互连系统中 完全消除码间串扰是十分困难的 而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律 还不能进行准确计算。
为了衡量基带传输系统的性能优劣 在实验室中 通常用示波器观察接收信号形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响 这就是眼图分析法。
如果将输入波形输入示波器的Y轴 并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时 适当调整相位 使波形的中心对准取样时刻 在示波器上显示的图形很象人的眼睛 因此被称为眼图 Eye Map 。
二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛” 当传输三元码时 会显示两只“眼睛”。
眼图是由各段码元波形叠加而成的 眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。
在无码间串扰和噪声的理想情况下 波形无失真 每个码元将重叠在一起最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”“眼”开启得最大。
当有码间串扰时 波形失真 码元不完全重合 眼图的迹线就会不清晰 引起“眼”部分闭合。
若再加上噪声的影响 则使眼图的线条变得模糊 “眼”开启得小了 因此 “眼”张开的大小表示了失真的程度 反映了码间串扰的强弱。
由此可知眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响 可评价一个基带传输系统性能的优劣。
另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整 以减小码间串扰和改善系统的传输性能。
通常眼图可以用下图所示的图形来描述。
由此图可以看出1 眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。
显然最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。
2 眼图斜边的斜率 表示系统对定时抖动或误差的灵敏度斜率越大系统对定时抖动越敏感。
3 眼图左右角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围称为零点失真量在许多接收设备中定时信息是由信号零点位置来提取的对于这种设备零点失真量很重要。
4 在抽样时刻 阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。
5 在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。
眼图形成及其原理总结
1眼图基本概念1.1 眼图的形成原理眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形，它包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。
用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。
示波器一般测量的信号是一些位或某一段时间的波形，更多的反映的是细节信息，而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征，如下图所示：图示波器中的信号与眼图如果示波器的整个显示屏幕宽度为100ns，则表示在示波器的有效频宽、取样率及记忆体配合下，得到了100ns下的波形资料。
但是，对于一个系统而言，分析这么短的时间内的信号并不具有代表性，例如信号在每一百万位元会出现一次突波（Spike），但在这100ns时间内，突波出现的机率很小，因此会错过某些重要的信息。
如果要衡量整个系统的性能，这么短的时间内测量得到的数据显然是不够的。
设想，如果可以以重复叠加的方式，将新的信号不断的加入显示屏幕中，但却仍然记录着前次的波形，只要累积时间够久，就可以形成眼图，从而可以了解到整个系统的性能，如串扰、噪声以及其他的一些参数，为整个系统性能的改善提供依据。
分析实际眼图，再结合理论，一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每一个状态组发生的次数要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在屏幕上，八种状态形成的眼图如下所示：图眼图形成示意图由上述的理论分析，结合示波器实际眼图的生成原理，可以知道一般在示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近（无串扰等影响），如下所示：图示波器实际观测到的眼图如果这八种状态组中缺失某种状态，得到的眼图会不完整，如下所示：图 示波器观测到的不完整的眼图通过眼图可以反映出数字系统传输的总体性能，可是怎么样才能正确的掌握其判断方法呢？这里有必要对眼图中所涉及到的各个参数进行定义，了解了各个参数以后，其判断方法很简单。
电子电路设计离不开眼图，你要知道的眼图知识都在这！快来瞧瞧
电子电路设计离不开眼图，你要知道的眼图知识都在这！快来瞧瞧多工程师都知道高速信号需要测量眼图。
那眼图代表着什么?该如何分析眼图的好与坏？以及从眼图各种形状上，我们能知道哪些信息呢？现代的眼图分析软件又有哪些新的功能？首先我们先了解关于眼图的基本知识1、为什么要关注眼图数字信号的眼图中包含了丰富的信息，可以体现数字信号的整体特征，能够很好地评估数字信号的质量，因而眼图的分析是数字系统信号完整性分析的关键之一。
2、眼图的形成串行数据的传输由于通讯技术发展的需要，特别是以太网技术的爆炸式应用和发展，使得电子系统从传统的并行总线转为串行总线。
串行信号种类繁多，如 PCI Express、SPI、USB 等，其传输信号类型时刻在增加。
为何串行总线目前应用越来越广泛呢？相比并行数据传输，串行数据传输的整体特点如下：•信号线的数量减少，成本降低•消除了并行数据之间传输的延迟问题•时钟是嵌入到数据中的，数据和时钟之间的传输延迟也同样消除了•传输线的 PCB 设计也更容易些•信号完整性测试也更容易实际中，描述串行数据的常用单位是波特率和UI，串行数据传输示例如下：图串行数据传输示例例如，比特率为3.125Gb/s 的信号表示为每秒传送的数据比特位是 3.125G 比特，对应的一个单位间隔即为 1UI。
1UI表示一个比特位的宽度，它是波特率的倒数，即1UI=1/（3.125Gb/s）=320ps。
现在比较常见的串行信号码形是NRZ 码，因此在一般的情况下对于串行数据信号，我们的工作均是针对 NRZ 码进行的。
由于示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形成眼图。
眼图中包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而可以估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。
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高速FPGA系统的信号完整性测试和分析张楷泰克科技（中国）有限公司摘要：随着FPGA器件的速度和容量日益提高，各种高速的并行和串行接口都广泛应用在FPGA上，其中典型的高速串行总线速率超过1Gb/s，这为设计和应用人员提供了极大的灵活性，同时对于FPGA IO的测试和验证也带来了新的挑战。
本文针对FPGA中各种高速串行总线的信号，提供全面的信号完整性测试和分析方法。
关键词：FPGA，高速串行信号, 信号完整性, 抖动，眼图测试，采样示波器1. 引言随着FPGA的设计速度和容量的明显增长，当前流行的FPGA芯片都提供高速总线，例如DDR内存总线，PCI-X总线、SPI总线；针对超高速的数据传输，FPGA通过集成SerDes提供高速串行IO，支持各种诸如PCI-E、GBE、XAUI等高速串行总线协议，为各种不同标准的高速传输提供极大的灵活性。
典型的高速FPGA器件提供的每一条物理链路的速度从200Mbps到高达10Gbps，高速IO的测试和验证更成为传统专注于FPGA内部逻辑设计的设计人员面临的巨大挑战。
这些挑战使设计人员非常容易会把绝大部分设计周期时间放在调试和检验设计上。
为了加速对于FPGA中高速并行和串行总线的调试和验证，它需要使用新的高速信号完整性测试工具和分析方法。
本文根据当前FPGA的高速总线测试和分析，提供了最新的方法和工具。
图1是一个典型FPGA的提供的各种高速接口。
对于这些速度从200M到高达10G的高速总线，信号完整性的测试和分析是保证设计成功的基础和关键。
图1 典型FPGA的提供的各种高速接口2. 高速串行总线眼图测试对于采用内嵌SERDES电路的FPGA芯片，其高速串行信号进行测试和验证，最基本的工具是通过示波器进行对其眼图测试。
因为眼图能够非常直观的反映一条被测信号路径上的整体信号质量问题，包括信号的抖动量大小（眼宽）以及幅度的大小（眼高）等重要信息。
图2是一个高速数据信号的眼图形成的过程。
图2 眼图的形成过程从眼图的形成过程可以看出，一个NRZ编码的高速数据无论传输何种码流，都可以看作一个重复信号，经过一定时间和样本数的累计，它反映整个传输链路上的总体信号质量。
3. 选择合适的眼图测试工具3.1 示波器带宽的要求示波器是进行高速串行信号眼图测试的首选工具。
无论是用高速实时示波器还是采样示波器（Sampling Scope）得到眼图，带宽是对示波器的基本要求。
以一个NRZ编码的高速串行总线为例，它理想的波形是一个方波信号，方波信号是由它的基波（正弦波）和奇次谐波（3次，5次，7次…）组成。
根据信号的传输速率和上升时间，选择尽量高带宽和最快上升时间的示波器，这样测试结果保留更多的谐波分量，构建高精度的眼图测试结果。
示波器带宽反映了对被测信号幅度上的衰减，而示波器上升时间决定了对被测信号上升时间测试的误差。
经典的示波器带宽和上升时间的关系为：带宽×上升时间＝0.35－0.45，0.35-0.45为常系数。
每一个高性能示波器除了提供带宽的指标外，还会给出上升时间，表征其对阶跃信号的测试能力和精度。
示波器测试结果的经验公式为：高速串行数据（NRZ编码）提供一般为数据率，其最高的基频为比特率的一半。
即假设给定一个NRZ编码的串行信号，码型为时钟码型（即传输的数据为1－0－1－0－1），从频域的角度观测该信号，它成为一个基波为数据率一半的方波信号，这个时钟码型是数据变化最快的情况。
以泰克TDS6154C 大于15GHz带宽的实时示波器为例，它可以测试保留6.25Gb/s (2×XAUI)信号的五次谐波，以及10Gb/s (XFI)信号的三次谐波。
下表列出了不同的高速串行总线在不同测试精度要求下对示波器带宽的要求。
当示波器系统不能提供足够的系统带宽时，它会衰减对高速信号的高次谐波分量。
测试结果除了引入由于示波器带宽不足导致的码间干扰（ISI），电压幅度的异常（过冲和衰减），还会导致抖动量过大，最终眼图模板测试的错误或者测试容限的减小，无法真正反映信号完整性问题。
图3 分别是泰克TDS6154C 15GHz带宽和传统DSO 13GHz带宽实时示波器对一个FPGA器件提供的的6.25Gb/s高速数据进行的眼图测试结果比较。
图中上半部分显示的眼图有很好的对称性，上升和下降时间更快，信号抖动量很小，真实的反映信号的真实特性。
由于13GHZ的DSO示波器系统带宽不足，无法捕获信号的五次谐波分量，图中下半部分的测试结果反映出眼图上升时间过慢；同时测试的眼图还存在明显的过冲和震铃，测试仪器导致的抖动也掩盖的信号的真正抖动大小。
图3 高速串行数据测试比较（上图为泰克TDS6154C示波器测试结果）3.2 示波器高速采集内存的要求当使用实时示波器对于FPGA信号进行信号完整性测试时，利用一次采集的数据构建眼图，所以除了示波器硬件带宽和高速采样率外，采集的数据量的大小非常关键，这样对示波器的高速采集内存就有了更高的要求。
下图是在高采样率下，不同高速内存容量下一次捕获的数据量的大小。
采样率10K内存256K内存1M内存64M内存400M内存10GS/s1us25us100us6400us40ms20GS/s0.5us12.5us50us3200us20ms40GS/s0.25us 6.25us25us1600us10ms当对FPGA的高速信号进行抖动测试时，高速内存长度不仅决定了一次抖动测试中样本数的多少，还决定了示波器能够测试的抖动频率范围。
针对信号中的各种低频抖动干扰源，高速采集内存长度是示波器进行低频抖动测试的关键。
下表显示的为20GSa/s高采样率下，不同内存长度分析抖动频率范围的大小。
传统高性能示波器设计构架采用将高速采集前端（多达80颗ADC）和高速内存在物理上用一颗SOC芯片实现，由于有太多功能在一个芯片内部实现，导致片内高速内存容量的限制（在20GS/s下小于1M），无论是对于高速串行数据的眼图测试还是对于时钟信号的抖动测试，都存在很大的限制，并且日后无法对内存扩展升级。
为了弥补这种设计结构的缺陷，这类示波器会采用在芯片外部添加低速存储器弥补片内高速内存的限制，但外部存储器不能在高采样率下工作，一般只能提供2GS/s，样点间隔500ps，由于绝大多数信号边沿速度都在皮秒级，2GS/s无法在信号边沿采集足够样点，甚至出现会出现混叠，所以它无法提供有意义的眼图和抖动测试结果。
泰克TDS6154C高速实时示波器采用硅锗（SiGe）半导体集成采集前端，并使用独立的高速存储器，这样就不受内存长度的限制，并且它同时支持最大采样率和存储长度。
4. 抖动、噪声和BER测试和分析针对FPGA中不断增长的串行数据传输速率，设计人员不仅进行眼图测试，还需要一套先进的测试和分析工具帮助他们更好地理解和改善他们设计方案的信号完整性。
针对FPGA提供的各种高速串行信号，传统的采样示波器配合抖动分析软件针对FPGA中的高速串行信号能够进行抖动的测试，测试结果的分离，后期的抖动原因的定位和分析，以及水平时间分量上的BER分析。
但是，对于导致BER的另一个主要原因，即串行信号中的噪声分量，没有一个彻底的测试和分析方法。
图4显示了对于一个高速串行信号的抖动分量和噪声分量影响BER图4 抖动分量和噪声分量的分解从事FPGA器件的设计和应用，以及背板的设计和制造的公司在开发基于超高速串行数据标准的产品时需要最高精度的抖动分析，噪声分析以及完整的BER眼图信息。
泰克CSA/TDS8200系列采样示波器（Sampling Oscilloscope）测试眼图时，除了传统的眼图和抖动测试外，泰克80SJNB抖动和噪声分析软件提供了对于设计人员和调试人员更有价值的抖动、噪声、BER分析功能。
80SJNB不仅能够得到高精度的眼图测试结果，还能够通过分隔抖动和噪声，加快了识别水平和垂直眼图闭合原因的速度。
由于它能够以独特的视角查看抖动和噪声的构成成分，80SJNB 可以高度精确全面地推断BER及分析眼图轮廓。
在把抖动、噪声和BER分析与8000系列的模块化灵活性、完善的性能和信号保真度结合在一起时，您可以获得理想的下一代高速串行数据设计检验和一致性测试解决方案。
下表列出了80SJNB软件配合泰克CSA/TDS8200系列示波器得到的抖动和噪声分析结果。
高级抖动分析测量项目说明TJ@BER 指定BER时的总抖动RJ 随机抖动RJ(h) 随机抖动的水平成分RJ(v) 随机抖动的垂直成分RJ(σ-σ) 根据双Dirac模型计算得出的随机抖动DJ 确定性抖动DDJ 数据相关抖动DCD 占空比失真DJ(σ-σ) 根据双Dirac模型计算得出的确定性抖动PJ 周期抖动PJ(h) 周期抖动的水平部分PJ(v) 周期抖动的垂直部分EOH@BER 指定BER时的水平眼图张开高级噪声分析测量项目说明RN 随机噪声RN(v) 随机噪声的垂直成分RN(h) 随机噪声的水平成分DN 确定性噪声DDN1 逻辑电平1上的数据相关噪声DDN0 逻辑电平0上的数据相关噪声PN 周期噪声PN(v) 周期噪声的垂直成分PN(h) 周期噪声的水平成分EOV@BER 指定BER时的垂直眼图张开80SJNB软件除了能够得到每一个抖动和噪声分量的精确结果，针对设计和测试人员还提供了各种图形显示进行更细致的信号完整性分析。
例如，抖动和噪声成分概率分布, 频谱分布, 数据相关抖动和噪声与位的关系, 数据码型波形, 抖动和噪声浴缸曲线, BER概率图, BER轮廓图, 概率分布眼图。
图5是得到的分析结果。
图5 80SJNB软件得到的分析结果5. 高速并行总线的眼图测试对于FPGA芯片提供的高速并行总线，由于其数据传送方式并没有采用内嵌时钟的方法，时钟可以作为触发信号，观测多路并行总线的眼图。
由于并行总线的通道数比较多，在示波器中手工测试多通道的眼图比较繁琐，有些传统逻辑分析仪虽然能够直接进行并行总线的眼图测试，但无论是测试精度和速度都无法和示波器进行的标准眼图测试相提并论。
除了能够通过FPGA View对简化FPGA的在线调试，TLA逻辑分析仪能够配合TDS示波器对FPGA外部信号自动进行多通道的眼图测试和分析，该功能称为iVerify眼图测试，最多可以自动的测试408个通道的眼图。
泰克为逻辑分析仪和示波器集成提供了一个信号完整性测试工具包，称为iLink工具包，分为iConnect，iView，以及iVerify眼图测试三个工具。
iVerify是建立在iConnect技术和iView 技术的基础上，它能够自动对多路并行总线进行眼图测试来彻底验证被测信号。
结合iConnect 技术，使用一套逻辑分析仪有源探头进行信号逻辑和模拟的同时观测，逻辑分析仪可以将被测通道分成多组，每一组3个数据通道送入到示波器中进行眼图测试，示波器的第4个通道作为外部时钟；采用iView技术，逻辑分析仪可以自动的将每一次送入示波器的3个数据信号的眼图测试数据会传到逻辑分析仪中，这样逻辑分析仪就可以再选择另外一组3个通道进行测试，对于复杂的高速总线，可以一次测试408个数据通道。