信号完整性分析基础系列之一——眼图测量
眼图

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。
所谓“眼图”,就是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号,以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。
干扰和失真所产生的传输畸变,可以在眼图上清楚地显示出来。
因为对于二进制信号波形,它很象一只人的眼睛。
在图1中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”,一个无失真,另一个有失真(码间串扰)。
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。
为便于说明眼图和系统性能的关系,我们将它简化成图2的形状。
由此图可以看出:(1)最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻;(2)眼睛闭合的速率,即眼图斜边的斜率,表示系统对定时误差灵敏的程度,斜边愈陡,对定位误差愈敏感;(3)在取样时刻上,阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量;(4)在取样时刻上,上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限,噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决;(5)阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围,它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。
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。
无畸变眼图的开启度应为100%。
信号完整性分析基础系列之一——眼图测量

信号完整性分析基础系列之一——关于眼图测量(上)汪进进美国力科公司深圳代表处内容提要:本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇,从四个方面介绍了眼图测量的相关知识:一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。
全分为上、下两篇。
上篇包括一、二部分。
下篇包括三、四部分。
您知道吗?眼图的历史可以追溯到大约47年前。
在力科于2002年发明基于连续比特位的方法来测量眼图之前,1962年-2002的40年间,眼图的测量是基于采样示波器的传统方法。
您相信吗?在长期的培训和技术支持工作中,我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。
很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导,Step by Step,满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。
这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是可以作为一项重要的调试工具的。
在我2004年来力科面试前,我也从来没有听说过眼图。
那天面试时,老板反复强调力科在眼图测量方面的优势,但我不知所云。
之后我Google“眼图”,看到网络上有限的几篇文章,但仍不知所云。
刚刚我再次Google“眼图”,仍然没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。
网络上搜到的关于眼图的文字,出现频率最多的如下,表达得似乎非常地专业,但却在拒绝我们的阅读兴趣。
“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波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)。
眼图测量

眼图——概念与测量(摘记)中文名称:眼图英文名称:eyediagram;eye pattern定义:示波器屏幕上所显示的数字通信符号,由许多波形部分重叠形成,其形状类似“眼”的图形。
“眼”大表示系统传输特性好;“眼”小表示系统中存在符号间干扰。
一.概述“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波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。
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。
(6)横轴对应判决门限电平。
眼图实验报告

眼图实验报告眼图实验报告引言:眼图是一种常用的电信测量工具,用于分析数字信号的质量和稳定性。
通过观察信号在示波器屏幕上的显示,我们可以获得信号的波形、噪声和时钟抖动等信息。
本实验旨在通过眼图分析方法,对数字信号进行测量和评估。
一、实验目的本实验的主要目的是通过眼图实验,了解数字信号的质量和稳定性,并掌握使用眼图进行信号分析的方法。
二、实验原理眼图是一种通过示波器观察信号波形的方法。
在示波器屏幕上,我们可以看到一系列的“眼睛”,每个“眼睛”代表了一个数据位。
通过观察这些“眼睛”的开闭程度和位置,我们可以判断信号的质量和稳定性。
在眼图中,水平轴代表时间,垂直轴代表信号的电压。
每个“眼睛”由上下两条边界线和中间的开放区域组成。
边界线的位置和开放区域的大小反映了信号的噪声和时钟抖动情况。
边界线越平整,开放区域越大,表示信号质量越好;反之,表示信号质量较差。
三、实验步骤1. 连接示波器和信号源:将信号源的输出与示波器的输入相连。
2. 设置示波器参数:根据实际情况,设置示波器的触发模式、时间基准和垂直尺度等参数。
3. 调整示波器触发:通过调整示波器的触发模式和触发电平,使信号能够稳定地显示在示波器屏幕上。
4. 观察眼图:调整示波器的水平和垂直尺度,观察眼图的显示情况。
注意观察边界线的平整程度和开放区域的大小。
5. 分析眼图:根据眼图的显示结果,分析信号的质量和稳定性。
可以通过观察边界线的位置和开放区域的大小,判断信号是否存在噪声和时钟抖动。
6. 记录实验数据:将实验中观察到的眼图结果记录下来,以备后续分析和比较。
四、实验结果与分析通过眼图实验,我们观察到了不同信号的眼图,并进行了分析。
在实验中,我们发现开放区域较大、边界线平整的眼图代表了较好的信号质量和稳定性,而开放区域较小、边界线波动较大的眼图则表示信号质量较差。
实验中,我们还观察到了一些常见的眼图特征。
例如,当信号存在噪声时,眼图的开放区域会变小,边界线会变得不规则;当信号存在时钟抖动时,眼图的边界线会出现波动。
眼图测量的概念

眼图测量的概念眼图测量是一种用于分析和评估数字通信系统的技术。
在数字通信中,信息以数字信号的形式传输,而数字信号由一系列离散的样本组成。
眼图测量通过显示和分析这些样本的时域波形,从而提供关于系统性能的重要信息。
在眼图中,每个数字信号样本被绘制为一个脉冲,这些脉冲被垂直堆叠在一起形成一个图像,类似于一个开放的眼睛。
每个脉冲代表着一个时刻的信号状态,而整个眼图则显示了多个时刻的信号状态的叠加。
通过观察眼图的形状、宽度和高度等特征,可以获得关于系统的多种信息。
眼图主要提供以下几个方面的信息:1. 时基抖动:眼图的开口宽度可以反映系统的时基抖动性能。
时基抖动是由于时钟不准确或传输路径中的噪声引起的,它会导致样本位置的不确定性。
如果眼图的开口很窄,意味着系统中存在较大的时基抖动,这可能会导致信号误码率的增加。
2. 眼图的对称性:眼图的对称性可以反映系统的码间干扰情况。
如果眼图两边的形状不对称,即开口宽度不一致,可能表明系统中存在码间干扰或码间失配。
码间干扰会导致信号间的互相干扰,增加误码率。
3. 眼图的噪声水平:眼图的噪声水平可以反映系统的噪声性能。
噪声会导致信号波形的不规则性和抖动,从而影响系统的可靠性和性能。
通过观察眼图的噪声水平,可以评估系统的抗噪声性能。
4. 采样时刻偏移:眼图可以显示信号采样时刻的偏移情况。
采样时刻偏移会导致信号样本的错位,从而影响信号的恢复和解调。
通过观察眼图的采样时刻偏移情况,可以判断系统是否存在采样时刻同步问题。
除了以上几个方面的信息,眼图还可以用于估计信号的传输带宽、检测系统中的串扰和非线性等问题。
通过对眼图的仔细分析,可以发现可能存在的问题,并采取相应的调整和优化措施,以提高系统的性能和稳定性。
眼图测量可以使用专用的示波器、时钟回路、采样仪等设备进行。
这些设备可以通过触发和同步功能来捕获和显示眼图。
通过调整样本时钟、增加采样速率、降低噪声等措施,可以改善眼图的质量和可读性,并获得更准确的眼图测量结果。
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——概念与测量

眼图——概念与测量中文名称:眼图英文名称:eye diagram;eye pattern定义:示波器屏幕上所显示的数字通信符号,由许多波形部分重叠形成,其形状类似“眼”的图形。
“眼”大表示系统传输特性好;“眼”小表示系统中存在符号间干扰。
一.概述“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波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。
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:眼图的重要性质(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。
(6)横轴对应判决门限电平。
优利德高速信号完整性之抖动分析和眼图 说明书

高速信号完整性测试之抖动分析和眼图JITTER ANAL YSIS&EYE DIAGRAM高速信号完整性测试的意义随着电子技术的飞速发展,数字信号的传输速率不断提升,码元周期(一个码元的持续时间或周期)越来越窄。
使得信号在传输过程中更容易受到各种干扰和损耗。
信号完整性测试能够帮助工程师准确评估信号质量,预测系统在实际运行中的性能,从而在设计阶段就避免潜在的问题。
通过信号完整性测试,可以优化电路设计、选择合适的元器件和布线方式,提高系统的抗干扰能力和稳定性。
高速串行总线介绍优势:1.并行总线时钟速率物理限制在1GHz至2GHz左右,因为单个时钟和数据线引入的偏斜会在更高的速率下导致误码。
串行总线有效的解决了这个问题;2.以差分信号进行传输,有很高的共模抑制比;3.使用嵌入式时钟,免除时钟与数据传输的延时误差;4.多条串行链路可以连贯地捆绑在一起,使之有更高的数据吞吐量,PCB布线也更加简洁;5.更长的传输距离,更快地传输速度。
如USB3.2单条lane传输速率可以达到10Gbps,更高的USB4.0可以达到20Gbps。
劣势:1.码元周期越来越窄,信号高于5Gbps时,信号质量会给模拟设计带来极大的挑战;码元:数字通信系统中的基本单位,一个码元可包括一位二进制数“1”、“0”,也可包括二位二进制数“00”、“01”、“10”、“11”,当然也可包括三位及以上二进制数。
这个码元的持续时间长度就是码元周期,码元周期越窄,信号速率越高,因为单位时间内传输更多的码元需要更短的码元周期。
2.需要使用高质量的PCB、连接器和线缆才能保证高速信号完美的传输;3.设计高速串行链路时需要考虑采用合适的技术来最大限度地减少信号失真;在如此快速的信号环境中,信号完整性测试就变得尤为重要。
特别是数据的抖动以及使用眼图进行信号质量的评估,是工程师最常用最直接的方法。
高速信号中的抖动抖动的概念:抖动指的是信号理想边沿和实际边沿之间的偏差。
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信号完整性分析基础系列之一——关于眼图测量(上)汪进进美国力科公司深圳代表处内容提要:本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇,从四个方面介绍了眼图测量的相关知识:一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。
全分为上、下两篇。
上篇包括一、二部分。
下篇包括三、四部分。
您知道吗?眼图的历史可以追溯到大约47年前。
在力科于2002年发明基于连续比特位的方法来测量眼图之前,1962年-2002的40年间,眼图的测量是基于采样示波器的传统方法。
您相信吗?在长期的培训和技术支持工作中,我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。
很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导,Step by Step,满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。
这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是可以作为一项重要的调试工具的。
在我2004年来力科面试前,我也从来没有听说过眼图。
那天面试时,老板反复强调力科在眼图测量方面的优势,但我不知所云。
之后我Google“眼图”,看到网络上有限的几篇文章,但仍不知所云。
刚刚我再次Google“眼图”,仍然没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。
网络上搜到的关于眼图的文字,出现频率最多的如下,表达得似乎非常地专业,但却在拒绝我们的阅读兴趣。
“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波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。
图一眼图(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。
(6)横轴对应判决门限电平。
”是该专门写篇文章详细讲解眼图了!写得不正确、不到位的地方,恳请大家指正,以使这篇文章将能不断修改完善,有益于广大工程师们的学习。
一、串行数据的背景知识串行信号种类繁多,在图二所示的有PCI Express,Rapid IO,DVI,S-ATA,USB,SDH,XAUI,等,其实现在的流行总线还远不止这些。
每年都出来一些新流行的串行总线。
每些总线差不多都有一个权威机构来定义该总线的信号标准和测试规范,这些机构成员多是由来自于不同公司的专家兼职担任。
当然,关于PC的串行总线差不多由Intel来领导。
图三所示某基于Intel Chipset的笔记本电脑的框架图中的各种总线,除了DDR和FSB是并行数据之外,其它都是串行数据了。
这些权威机构除了定义规范,当然也会有一些利益博弈。
所以有新的利益集团(这是一个中性的词)策划推广的时候就可能有新的总线规范出台,这就象3G有三种标准一样。
你方唱罢我登场,搞得下游厂商手忙脚乱。
串行数据总线越来越多,权威机构定义的测试规范也纷繁芜杂,我一直觉得该将这么多的权威机构统一为一个权威机构,就叫“串行总线国际工程师协会”好了,如果力科最先发起并领导这个协会,然后定义一系列的串行信号测试规范中都只推荐力科示波器,那么亲爱的朋友们,这个Day Dream的最终结果是什么?示波器行业也许会重新大洗牌。
人们总相信权威机构推荐的,譬如我们平时用牙膏等都会相信“中华医学会”之类的推荐.信号速率不断加倍再加倍,2004年我刚到力科的时候,主流的串行信号速率在PC行业是2.5Gb/s,在通信行业是3.125Gb/s,如今,PC行业已Double到5Gb/s,通信行业已Double到6.25Gb/s,而且PC行业的8Gb/s,通信行业的12.5Gb/s似乎已指日可待。
速率越来越高,并行数据必然要让位于串行数据。
串行数据传输的典型结构框图如图三所示,“万变不离其宗”,都是“两根差分线”。
相比于并行数据,串行数据的优点是:1,信号线的数量减少。
2,消除了并行数据之间传输的延迟问题。
图二串行数据的整体特点图三某笔记本电脑架构示意图3,因为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。
4, 传输线的PCB设计也更容易些。
5, 信号完整性测试也更容易。
图四串行信号实例串行数据的测试点包括了芯片的发送端和接收端等不同节点。
描述串行数据的常用单位是波特率和UI,譬如3.125Gb/s表示为每秒传送的数据比特位是3.125G比特(bit),对应的一个单位间隔(1UI)表示为一个比特位的宽度是波特率的倒数,1UI=1/(3.125Gb/s)=320ps。
现在比较常见的串行信号码形是NRZ码。
正电平表示”1”,负电平表示“0”。
图三所示是示波器捕获到的一组串行信号,虚线之间的时间间隔代表了一个UI,图中对应的码型是101100101010001。
二、眼图的一些基本概念—“什么是眼图?”—“眼图就是象眼睛一样形状的图形。
”眼图是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果,叠加后的图形形状看起来和眼睛很像,故名眼图。
眼图上通常显示的是1.25UI的时间窗口。
眼睛的形状各种各样,眼图的形状也各种各样。
通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。
图六的眼图有“双眼皮”,可判断出信号可能有串扰或预(去)加重。
图七的眼图“眼睛里布满血丝”,这表明信号质量太差,可能是测试方法有错误,也可能是PCB布线有明显错误。
图八的眼图非常漂亮,这可能是用采样示波器测量的眼图。
图五眼图定义图六“双眼皮”眼图由于眼图是用一张图形就完整地表征了串行信号的比特位信息,所以成为了衡量信号质量的最重要工具,眼图测量有时侯就叫“信号质量测试(Signal Quality Test,SQ Test)”。
此外,眼图测量的结果是合格还是不合格,其判断依据通常是相对于“模板(Mask)”而言的。
模板规定了串行信号“1”电平的容限,“0”电平的容限,上升时间、下降时间的容限。
所以眼图测量有时侯又被称为“模板测试(Mask Test)”。
模板的形状也各种各样,通常的NRZ信号的模板如图五和图八蓝色部分所示。
在串行数据传输的不同节点,眼图的模板是不一样的,所以在选择模板时要注意具体的子模板类型。
如果用发送端的模板来作为接收端眼图模板,可能会一直碰模板。
但象以太网信号、E1/T1的信号,不是NRZ码形,其模板比较特别。
当有比特位碰到模板时,我们就认为信号质量不好,需要调试电路。
有的产品要求100%不能碰模板,有的产品是允许碰模板的次数在一定的概率以内。
(有趣的是,眼图85%通过模板的产品,功能测试往往是没有问题的,譬如我在用的电脑网口总是测试不能通过,但我上网一直没有问题。
这让很多公司觉得不用买示波器做信号完整性测试以一样可以做出好产品来,至于山寨版的,更不会去买示波器测眼图了。
)示波器中有测量参数可自动统计出碰到模板的次数。
此外,根据“侵犯”模板的位置就能知道信号的哪方面有问题从而指导调试。
如图九表明信号的问题主要是下降沿太缓,图十表明1电平和0电平有“塌陷”,可能是ISI问题导致的。
图七“眼睛布满血丝”的眼图图八最漂亮的“眼睛”图九下降沿碰到模板的眼图图十“1”电平和“0”电平有“塌陷”的模板和眼图相关的眼图参数有很多,如眼高、眼宽、眼幅度、眼交叉比、“1”电平,“0”电平,消光比,Q因子,平均功率等。
图十二表示幅度相关的测量参数的定义。
“1”电平和”0”电平表示选取眼图中间的20%UI部分向垂直轴投影做直方图,直方图的中心值分别为“1”电平和“0”电平。
眼幅度表示“1”电平减去“0”电平。
上下直方图的3sigm之差表示眼高。
图十二、十三、十四,十五表示了其它一些眼图参数的定义,一目了然,在此不再一一描述。
不过,有经验的工程师知道,在眼图形象很糟糕的时候,眼图参数测试的结果显得很不准确。
这时候,建议您可以用力科的自定义眼高测量方法来测量,如图十六所示。
图十一眼图参数定义图十二眼图参数定义图十三眼图参数定义图十四眼图参数定义图十五眼图参数定义图十六自定义眼高测量方法信号完整性分析基础系列之二——关于眼图测量(下)汪进进美国力科公司深圳代表处三、眼图测量方法之前谈到,眼图测量方法有两种:2002年以前的传统眼图测量方法和2002年之后力科发明的现代眼图测量方法。
传统眼图测量方法可以用两个英文关键词来表示:“Triggered Eye”和“Single-Bit Eye”。
现代眼图测量方法用另外两个英文关键词来表示:“Continuous-Bit Eye ”和“Single-Shot Eye”。
传统眼图测量方法用中文来理解是八个字:“同步触发+叠加显示”,现代眼图测量方法用中文来理解也是八个字:“同步切割+叠加显示”。
两种方法的差别就四个字:传统的是用触发的方法,现代的是用切割的方法。
“同步”是准确测量眼图的关键,传统方法和现代方法同步的方法是不一样的。
“叠加显示”就是用模拟余辉的方法不断累积显示。
传统的眼图方法就是同步触发一次,然后叠加一次。
每触发一次,眼图上增加了一个UI,每个UI的数据是相对于触发点排列的,因此是“Single-Bit Eye”,每触发一次眼图上只增加了一个比特位。