眼图能用来做什么?
眼图中包含了丰富的信息,通过眼图可以观察码间串扰和噪声的影响,了解数字信号整体的特征,从而评估系统优劣程度。因此,眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的。工程师经常根据眼图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。
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,有000~111共8种组合。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。 眼图测试是高速串行信号物理层测试;贵州信号完整性测试眼图测量
而对于很多高速的串行总线信号来说,由于时钟信息嵌入在数据流里,所以需要测量设备有相应的时钟恢复功能(可能是硬件的也可能是软件的),能够先从数据流里提取出时钟,然后以这个时钟为基准对数据比特进行叠加才能形成眼图。因此,很多高速串行数字信号的眼图测试通常需要该示波器或测量设备有相应的时钟恢复功能。下图是个对串行数据流进行软件时钟恢复的例子。
真正意义的眼图是以时钟为基准进行叠加的:眼图测量的根本目的是判断该数据信号相对于其时钟信号(可能是专门的时钟通道也可能是内嵌的时钟信息)的建立/保持时间窗口、采样时的信号幅度等参数满足标准要求,所以眼图测量一定是要以其参考时钟为基准进行信号叠加才有意义。有时用数据信号自身的边沿触发进行自然叠加也能形成类似眼图的形状,但这不是真正意义上的眼图。 贵州信号完整性测试眼图测量眼图宽度(眼宽)的定义;
眼图码间串扰
眼图的“眼睛”张开的大小反映着码间串扰的强弱。“眼睛”张的越大,且眼图越端正,表示码间串扰越小;反之表示码间串扰越大。
当存在噪声时,噪声将叠加在信号上,观察到的眼图的线迹会变得模糊不清。若同时存在码间串扰,“眼睛”将张开得更小。与间串扰时的眼图相比,原来清晰端正的细线迹,变成了比较模糊的带状线,而且不很端正。噪声越大,线迹越宽,越模糊;码间串扰越大,眼图越不端正。
眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息:可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱,有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响,评价一个基带系统的性能优劣;可以指示接收滤波器的调整,以减小码间串扰。
下面详细介绍一些复杂的概念,以帮忙理解眼图的性能。
(1)消光比(Extinction Ratio)消光比定义为眼图中“1”电平与“0”电平的统计平均的比值,其计算公式可以是如下的三种:
消光比在光通信发射源的量测上是相当重要的参数,它的大小决定了通信信号的品质。消光比越大,在接收机端会有越好的逻辑鉴别率;消光比越小,表示信号较易受到干扰,系统误码率会上升。
消光比直接影响光接收机的灵敏度,从提高接收机灵敏度的角度希望消光比尽可能大,有利于减少功率代价。但是,消光比也不是越大越好,如果消光比太大会使激光器的图案相关抖动增加。因此,一般建议实际消光比与比较低要求消光比大 0.5~1.5dB。 高速接口物理层(PHY)眼图测量的手持式分析器;
眼图位置的选择:当数字信号进行波形或者比特叠加后,形成的不只是一个眼图,而是一个个连续的眼图。如果叠加的波形或者比特数量足够,这些眼图都是很相似的,因此可以对其中任何一个眼图进行测量。下图显示的是叠加形成的多个连续的眼图,可以看到每个眼图都是很相似的。通常情况下,为了测量的方便,一般会调整时基刻度使得屏幕上只显示一个完整的眼图。
另外要注意的一点是,在眼图测量时被测件只有发出尽可能随机的数据流才能形成真实的眼图,如果数据流里的数据是长0、长1、时钟码型或者其它一些规则的码型,有可能形不成眼图或者形成的眼图不全。下图就是一个不完整的眼图,数据流里面缺少了长0的码型。 眼图测试中的时钟恢复;贵州信号完整性测试眼图测量
什么是眼图?它用在什么场合?反映了波形的什么信息?贵州信号完整性测试眼图测量
对于通用的串行信号,时钟是内嵌的,这时需要仪器从串行信号中恢复时钟,以恢复的 时钟为基准来形成眼图,
眼图分析与误码率分析有什么不同?
1、相对于误码率的测量,眼图测量既迅速又容易。
2、眼图能够提供更深层次的诊断信息。
3、眼图可以显示数字信号的整体品质。
4、能够进行子系统和组件的眼图分析(BER测试是一个系统级的测试)。
眼图如何反映信号的品质或质量呢?
(1)眼图显示被测信号的综合特征:上升时间和下降时间;过冲;下冲和振铃;占空比;抖动和噪声。
(2)眼图张开越大,表明对噪声和抖动的容许误差越大:
(3)眼图张开越大,表明接收器判断信号的准确度越好;
(4)眼顶、眼底和转换区域宽表明接收器判断信号的准确度变差; 贵州信号完整性测试眼图测量