眼图分析
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。
眼图分析
眼图测试及其疑难问题探讨关键词:DWDM,眼图,城域网,MAN摘要:目前，在长途干线和城域网中，密集波分复用（DWDM）系统的应用越来越多，对DWDM 系统的光接口测试要求也越来越高，其中包括光发送信号的眼图测试。
在实际进行眼图测试时，经常遇到不符合标准模板的情况，在不断实践中发现，其中大部分是因为测试方法不完善造成的误判断，只有小部分真正不符合ITU-T规范。
文章介绍正确测试眼图的要点。
1、码间串扰的形成1.1光纤线路码在光纤数字传输中，一般不直接传输由电端机传送来的数字信号，而是经过码型变换，变换成适合在光纤数字传输系统中传输的光纤线路码（简称线路码）。
有多种线路码型，最常用的有mBnB分组码、插入比特码和简单扰码。
在选择线路码时，不仅要考虑光纤的传输特性，还要考虑光电器件的特性。
一般来说，由于光电器件都有一定的非线性，因此采用脉冲的“有”、“无”来表示“1”和“0”的二进制码要方便得多。
但是简单的二进制信号有三个实际问题需要解决，否则无法取得良好效果。
a）不能有长连“0”或长连“1”出现。
因为长连“0”和长连“1”会使定时信息消失，给再生中继器和终端接收机的定时提取带来困难。
b）简单的二进制码中含有直流成分，“0”、“1”码出现个数的随机变化会使直流成分的大小也随机变化。
目前，在光接收机中普遍采用交流耦合，直流成分的变化会引起信号基线浮动，给判决再生带来困难。
c）简单的二进制信号在业务状态下无法监测线路误码率。
为此，在光纤传输之前，需将简单二进制信号变换成适合光纤传输系统的光纤线路码型。
CCITT最终采用简单扰码方式（如RZ、NRZ码），目前又有基于RZ码新的编码方式，如CS-RZ、DCS-RZ、CRZ、D-RZ、DPSK-RZ码等。
1.2线性网络的无失真传输条件密集波分复用（DWDM）的工作原理是：发送端将不同波长的光信号通过光合波器合成一束光，送入光纤中进行传输；在接收端由光分波器将这些不同波长的光信号区分开来，再经过光电转换送入线路终端设备。
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。
眼图--概念与测量
眼图——概念与测量（摘记）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：（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…)
电路中eye-概述说明以及解释
电路中eye-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述眼图（Eye diagram）是电路中一种常用的信号分析工具，它可以直观地展示出数字信号的品质和传输效果。
在现代通信系统中，眼图被广泛应用于高速串行数据传输的评估和调试。
通过观察眼图的开口大小、噪声水平和信号失真情况，工程师可以更好地了解信号的质量，并进行相应的优化和改进。
眼图的形状对于判断信号传输的可靠性至关重要。
一个完整的眼图通常由交错的开口组成，类似于人的眼睛。
开口的大小代表了信号的幅度范围，而开口的位置则表示了信号的平衡情况。
当信号失真或受到干扰时，眼图的开口会变小或者变形，这表明数字信号的质量下降。
通过分析眼图的形态特征，工程师可以判断信号传输中存在的问题，并进一步进行故障定位和改进。
在电路设计和调试中，眼图的使用非常广泛，特别是在高速数据传输和时钟恢复等领域。
通过采集信号的波形数据，然后进行采样和重新组合，就可以生成眼图。
通过眼图，工程师可以看到数字信号在不同时间点的变化情况，并对信号的时序和整体稳定性进行分析。
总之，眼图是一种重要的电路分析工具，能够帮助工程师更好地认识和评估信号的质量。
通过对眼图的观察和分析，我们可以识别出信号传输中存在的问题，并采取适当的措施来改进和优化电路的性能。
接下来，本文将重点介绍电路中眼图的关键要点，并探讨其在实际应用中的意义和挑战。
1.2 文章结构文章结构部分的内容是对整篇文章的结构进行简要介绍和概述。
它可以包括以下信息：文章的整体篇幅和章节分布：介绍文章的总字数和章节划分，使读者能够了解文章的大致结构和篇幅。
各章节内容的概述：对文章中各个章节的主要内容进行简要介绍，让读者对整篇文章的内容有一个整体的概念。
章节之间的逻辑关系：说明各章节之间的逻辑联系和顺序，以便读者能够理解文章的思路和脉络。
注重的重点和亮点：指出文章中的重点部分和亮点，以激发读者的兴趣和引导读者关注重要的内容。
通过文章结构的介绍，读者可以迅速了解整篇文章的脉络和主要内容，从而更好地理解和阅读文章。
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。
眼图有关知识详细解释
眼图综述报告-----------李洋目录1. 眼图的形成 (2)1.1 传统的眼图生成方法 (2)1.2 实时眼图生成方法 (3)1.3 两种方法比较 (4)2. 眼图的结构与参数介绍 (4)2.1 眼图的结构图 (4)2.2 眼图的主要参数 (5)2.2.1 消光比 (5)2.2.2 交叉点 (5)2.2.3 Q因子 (6)2.2.4 信号的上升时间、下降时间 (6)2.2.5 峰—峰值抖动和均方根值抖动 (6)2.2.6 信噪比 (6)3. 眼图与系统性能的关系 (7)4. 眼图与BER的关系 (7)4. 如何获得张开的眼图 (8)5. 阻抗匹配的相关知识 (9)5.1 串联终端匹配 (9)5.2 并联终端匹配 (10)6. 眼图常见问题分析 (10)7. 总结 (17)1.眼图的形成眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形，其形状类似于眼睛，故叫眼图。
在用余辉示波器观察传输的数据信号时，使用被测系统的定时信号，通过示波器外触发或外同步对示波器的扫描进行控制，由于扫描周期此时恰为被测信号周期的整数倍，因此在示波器荧光屏上观察到的就是一个由多个随机符号波形共同形成的稳定图形。
这种图形看起来象眼睛，称为数字信号的眼图。
示波器测量的一般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性。
如下图：1.1 传统的眼图生成方法采样示波器的CLK通常可能是用户提供的时钟,恢复时钟,或者与数据信号本身同步的码同步信号.图：采样示波器眼图形成原理1.2 实时眼图生成方法实时示波器通过一次触发完成所有数据的采样,不需附加的同步信号和触发信号.通常通过软件PLL方法恢复时钟。
图：实时示波器眼图形成原理另一种示意图:图：实时示波器眼图形成原理1.3 两种方法比较1.传统的方法比实时眼图生产方法测量的速度要慢100至1000倍。
2.传统的眼图生成方法测量精度没有实时眼图生成方法高。
眼图测试报告
眼图测试报告
尊敬的客户：
我们非常荣幸地向您呈上眼图测试报告，本报告的内容将会汇总测试的结果并进行简要说明。
第一，测试环境及方法
我们采用了一款先进的仪器，在专业测试环境下进行测试。
测试方法主要分为两种，分别为时域分析和频域分析。
第二，测试数据分析
测试数据经过分析，我们得到了以下结论：
（1）输入信号幅度对输出信号有影响。
（2）输入信号频率对输出信号有一定的影响。
（3）信号时延对输出信号有影响。
（4）眼图的高清晰度可以显著提高数据的准确性。
第三，测试结果
通过测试，我们得到以下结论：
（1）在保持信号水平不变的情况下，增大信号并不一定能提高传输质量。
（2）随着频率的增加，信号的传输质量逐渐降低。
（3）信号时延的增加会降低信号的传输质量，并且会导致误码率的增加。
（4）在测试过程中，我们发现高清晰度的眼图可以大大提高数据的准确性和可靠性。
综上所述，本次测试结果表明，信号水平、频率和时延都会对
数据传输的质量产生影响，而高质量的眼图是保证数据准确性的
重要因素之一。
最后，感谢您阅读本篇报告，如果在处理和解读上有任何疑问，请随时联系我们的专业技术团队。
真诚的祝福！
XXX公司技术团队。
眼图测量分析
眼圖之量測分析引言眼圖是一項時間分析工具，讓使用者能夠清楚看見時間和強度的誤差。
在真實生活中，諸如抖動之類的誤差非常難以量化，因為經常改變，而且非常小。
因此，眼圖非常利於尋找最大抖動以及電壓強度的誤差，如圖一所示。
圖一、眼圖檢視的抖動和電壓雜訊示意圖誤差增加時，眼圖中心的白色空間就會縮小。
那個空間由兩項特性所定義：眼寬(Eye Width)和眼高(Eye Height)。
圖二中白色空間的寬度就稱為眼寬。
因此，眼圖由數量足夠的樣本構成（數百萬個時間段落轉換），眼寬就是用來度量在任何指定的時間期間內、資料線穩定的時間長度的良好工具。
這樣可以了解可允許的保存時間和建立時間有多少。
最後完成的眼圖中的白色空間的高度就稱為眼高。
如果眼圖由數量足夠的樣本構成（數百萬個時間段落轉換），眼高可以指出接收器的VIH和VIL必須位於何處，才能正確地對資料取樣。
數位訊號轉換的品質越好，眼圖中的開放白色空間越大。
換言之，眼寬和眼高應該盡可能地大。
圖二、眼圖的高度及寬度示意圖實驗原理其形狀似人的眼睛，因此被稱爲眼圖。
而檢視數位傳輸器的輸出三個時間段落，即可建構出眼圖。
圖三中的眼圖是將所有可能的0與1的組合疊在一條線段上，而完成建構。
圖三、數位訊號對應之眼圖在數位系統中，時間是最重要的因素之一。
數位通訊的可靠性和準確性都是根據其時間功能的品質而定。
在真實世界的數位通訊系統中，有許多時間上的誤差，其中最重要的兩個是抖動(Jitter)和飄移(Drift)。
分別以抖動(Jitter)及飄移(Drift)敘述之：一、抖動(Jitter)抖動(Jitter)是指與事件的理想時間的誤差，通常是從參考訊號的過零點(Zero-Crossing)進行測量。
抖動通常歸因於串音(Cross-Talk)、同時切換輸出，以及其它週期性發生的干擾訊號。
由於抖動會隨著時間而變化，如圖四所示，因此對抖動的測量及量化有多種進行方式，從目測幾秒鐘內的抖動範圍，到以數據進行的測量（例如根據長時間的標準誤差）。
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
基于SystemView仿真下的眼图分析
1基带传输的基本原理在实际的通信系统中，很难完全消除码之间的串扰。
这主要是由于传输过程中传输系统的信号不稳定所致，使得波形存在变形、展宽，而且之前波形会出现长的拖尾现象，到观察码元的抽样时间点上，识别器会对结果出现错误判决。
对误码率的影响现在还没有找到数学上能处理的统计规律，还无法在这方面进行针对性的计算。
码间串扰如图1所示。
为了在实验室中测量基带传输系统的性能，使用示波器观察接收信号的常用方法是将示波器连接到接收滤波器的输出端，然后调整示波器的水平扫描周期以匹配示波器的水平扫描周期，与接收的符号周期和持续效果同步。
用于扫描的示波器的波形重叠，并且示波器屏幕上显示的结果看起来像人眼，这就是将其称为“眼图”的原因。
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。
基带信号与眼图如图2所示。
眼图是通过在示波器上叠加特定的数字信号而显示的图，它包含很多信息。
噪声的影响以及符号之间的对话在眼图中可见。
这些效果反映了数字信号的一般属性，因此，评估了整个系统的优缺点。
所以眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
此外，眼图还可以用于调整接收滤波器的属性，以减少符号之间的串扰效应，并改善整个通信系统的传输性能。
眼图张开的大小反映了码间串扰的强弱。
眼睛越大，眼图越正确，符号之间的距离越小，反之符号之间的距离越大。
如果发生噪声，则噪声会叠加在信号上，眼图的轨迹会变得模糊。
如果有拦截码，“眼睛”或多或少会张开。
与代码之间没有交集相比，原始的细轨道明显平滑且变成模糊的条纹，并且标准化程度不高。
噪声越大，轨道越宽、越深，代码之间的交点越大，眼图的校正越少。
眼睛中的图像包含大量有价值的信息，可用于衡量数字信号传输系统性能的好坏，它可以显示接收过滤器的设置，以减少代码之间的间隔。
眼图如图3所示。
①最佳采样时刻是眼睛张开最大的时间。
②对时间误差的敏感度可以通过图表的斜边斜率来确定。
③在采样期间，【作者简介】赵瑄（1983-），女，吉林磐石人，实验师，从事通信工程、电子信息工程研究。
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。
信号完整性分析-眼图分析
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。 1.3 眼图参数定义 通过上述对眼图形成理论的分析，我们可以知道眼图中通常显示的是 1.25UI 的时间窗口，眼图 的形状各种各样，通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。因此，这里 有必要好好理 解下眼图的相关参数，从而可以根据这些参数来判别眼图的好坏，从而可以衡量系统的性能。 眼图相关的参数有很多，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，各个参数如下图中所示：
图 眼图信号交叉点比例关系 随着交叉点比例关系的不同，表示不同的信号 1 或 0 传递质量的能耐。如下图所示， 左边图形 为不同交叉比例关系的眼图，对应到右边相关的 1 及 0 脉冲信号。同时也可以了 解到在不同脉
冲信号时间的宽度与图交叉比例的关系。
图 不同眼交叉比与脉冲信号的关系 对于一般的信号而言，平均分布信号位准 1 及 0 是最常见的。一般要求眼图交叉比为50%，即 以相同的信号脉冲 1 与 0 长度为标准，来作相关参数的验证。因此，根据眼交叉比关系的分 布，可以有效地测量因不同 1 及 0 信号位准的偏差所造成的相对振幅损失分析。 例如，眼交叉 比过大，即传递过多 1 位准信号，将会依此交叉比关系来验证信号误码、屏蔽及其极限值。眼 交叉比过小，即传递过多 0 位准信号，一般容易造成接收端信号不易从其中抽取频率，导致无 法同步，进而产生同步损失。 （3）信号上升时间与下降时间 一般测量上升及下降时间是以眼图占 20%～80%的部分为主，其中上升时间如下图，分别以左 侧交叉点左侧(20%)至右侧(80%)两块水平区间作此传递信号上升斜率时间之换 算，计算公式如 下：
眼图基本原理
PCross1 PCross2
眼图测量特征量
TCross1
PTop
TCross2
PBase Eye Aperture
P Values
PTopmean , the mean value of PTop PTopsigma , the standard dev of PTop PBasemean , mean value within aperture PBasesigma , std dev of PBase in aperture Pcrossmean , vertical mean of crossing pt.
TDS8200 ET Scope (20GHz 80E03)
TDS6154C RT w. DSP
眼图与CLK－时钟速率提高,眼图质量下降
125M CLK
250M CLK
500M CLK
示波器上的眼图
提供串行总线数据的丰富信息:通过比较发送端和接收端的眼图质量可 以分析出信号传输的问题
眼高,眼底,眼宽 上升时间 下降时间 模板测试
Tx + +
path
--
+ + Rcv --
Fast, sharp, edges at transmitter launch
Smeared edges at end of long interconnect.
Reference Maxim Note HFDN-27.0 (Rev. 0, 09/03)
高速串行总线－串扰
Tx + +
最常用的就是眼图的测量方法,眼图测试分析
最常用的就是眼图的测量方法，眼图测试分析
波形参数测试是数字信号质量评估最常用的测量方法，但是随着数字信号速率的提高，仅仅靠幅度、上升时间等的波形参数的测量方法越来越不适用了。
比如下图的一个5Gbps的信号来说，由于受到传输通道的损耗的影响，不同位置的信号的幅度、上升时间、脉冲宽度等都是不一样的。
不同的操作人员在波形的不同位置测量得到的结果也是不一样的。
因此我们必须采用别的方法对于信号的质量进行评估，对于高速数字信号来说最常用的就是眼图的测量方法。
所谓眼图，实际上就是高速数字信号不同位置的数据比特按照时钟的间隔叠加在一起自然形成的一个统计分布图。
下面几张图显示了眼图的形成过程。
我们可以看到，随着叠加的波形数量的增加，数字信号逐渐形成了一个个类似眼睛一样的形状，我们就把这种图形叫做眼图。
眼图分析仪使用说明
眼图分析仪使用说明
1．眼图分析仪的基本操作步骤
1）检查眼图分析仪的地线是否连接完好。
2）用电源线将眼图分析仪与合适的电源相连，将电源开关置为ON。
3）将眼图分析仪后部的开关置为ON（无此开关可省略此步，HP83480A有此开关）。
4）将眼图分析仪前面的开关置为ON。
5）进入操作界面后，根据测试项目，用光纤或合适的电缆线将被测设备与相应的端口相连，并将相应的通道置为ON，不用的通道置为OFF。
6）适当调整时间横轴和幅度轴的大小，使测试结果以适当的比例显示在屏幕上。
7）测量消光比，首先关闭仪表的输入光，对仪表进行校准，然后进行消光比测试。
8）测量眼图是否满足模板要求，首先调出标准模板，然后将眼图与标准进行对准（MASK ALIGN），观察是否满足要求。
9）测量结束，将眼图分析仪前面的开关置为OFF。
10）将眼图分析仪后部的开关置为OFF（无此开关可省略此步，HP83480A 有此开关）。
2．使用注意事项
1）注意仪表说明书和仪表光口提示的最大输入光功率，输入合适的光功率。
2）需对被测设备进行焊接时，请断开被测设备与仪表的连接。
3）测试完毕，请将光口戴好防尘帽。
眼图分析PPT课件
• Time(Risetime, falltime,duty,Period…)
• Comm(Ext ratio,Q factor, Jitter(PkPk), Jitter(RMS),Noise ratio…)
• Mask(margin,filter,hits…)
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• 现象：左右双线（多线） • 原因：可能是时钟问题
1 0
T
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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
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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Hale Waihona Puke 光器线性不好第15页/共16页
感谢您的观看！
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光眼图分析（5）
• 现象：ringing • 原因：阻抗不连续，引起振铃
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光眼图分析（6）
• 现象：反射 reflections
• 原因：阻抗不连续， 引起振铃
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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
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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
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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
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清风醉明月 slp_art
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眼图——概念与测量（摘记）
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：
（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。
”
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。
图五眼图定义”
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。
图六“双眼皮”眼图
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。
图七“眼睛布满血丝”的眼图
图八的眼图非常漂亮，这可能是用采样示波器测量的眼图。
图八最漂亮的“眼睛”
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。
图十一眼图参数定义
“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。
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
三、眼图测量方法（传统眼图测量方法）
之前谈到，眼图测量方法有两种：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，因此是每触发一次眼图上只增加了一个比特位。
图一形象表示了这种方法形成眼图的过程。
图一传统眼图测量方法的原理
传统方法的第一个缺点就是效率太低。
对于现在的高速信号如PCI-Express Gen2，PCI-SIG要求测量1百万个UI的眼图，用传统方法就需要触发1百万次，这可能需要几个小时才能测量完。
第二个缺点是，由于每次触发只能叠加一个UI,形成1百万个UI的眼图就需要触发1百万次，这样不断触发的过程中必然将示波器本身的触发抖动也引入到了眼图上。
对于2.5GBbps以上的高速信号，这种触发抖动是不可忽略的。
如何同步触发，也就是说如何使每个UI的数据相对于触发点排列？也有两种方法，一种方法是在被测电路板上找到和串行数据同步的时钟，将此时钟引到示波器作为触发源，时钟的边沿作为触发的条件。
另外一种方法是将被测的串行信号同时输入到示波器的输入通道和硬件时钟恢复电路(CDR)通道，硬件CDR 恢复出串行数据里内嵌的时钟作为触发源。
这种同步方法引入了CDR抖动，这是传统方法的第三个缺点。
此外，硬件CDR只能侦测连续串行信号才能工作正常，如果被测信号不是连续的，譬如两段连续比特位之间有一段低电平，硬件CDR就不能恢复出正确的时钟。
另外，传统方法的工作原理决定了它不能对间歇性的串行信号做眼图，不能对保存的波形做眼图，不能对运算后的波形做眼图，这限制了应用范围。
这是传统方法的第四个缺点。