设备眼图测量系列

时间:2023年04月08日 来源:

一般而言,生成眼图需要通过测量大量的数据,然后再从其中恢复得到。示波器测量眼图中,经过前期的数据采集,其内存中可以获得完整的数据记录。然后,利用硬件或者软件对时钟进行恢复或提取得到同步时钟信号,用此时钟信号与数据记录中的数据同步到每个比特,通过触发恢复的时钟,把数据流中捕获的多个1 UI(单位间隔,相当于一个时钟周期)的信号重叠起来,也即将每个比特的数据波形重叠,得到眼图。

从上面的形成原理图中可以看出,通过用恢复的时钟信号等间隔的触发数据记录中的信号,将这些截取到的单位UI波形叠加在一起,就形成了眼图 眼图测试对仪器的要求;设备眼图测量系列

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眼高和眼宽

数字信号在采样前后,需要有一定的建立时间(SetupTime)和保持时间(HoldTime),数字信号在这一段时间内应保持稳定,才能保证正确采样,如图5.1中蓝色部分。而对于输入电平的判决,需要高电平的电压值高于输入高电平VIH,低电平的电压值地与输入低电平VIL,绿色部分。所以,我们可以得知比较早的采样时刻和比较晚的采样时刻

在比较好采样时刻,采样的误码率是比较低的,而随着采样时刻向时间轴两侧的移动,误码率不断增大,如图6所示。所以工程上也经常画出信号采样周期内误码率的变化曲线,称为澡盆曲线(Bathtub Curve)。 设备眼图测量系列眼图如何反映信号的品质或质量呢?

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眼图形成的原理

一般均可以用示波器观测到信号的眼图,其具体的操作方法为:将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,两者对比。

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。

传统眼图生成方法

传统眼图生成方法原理简单,很适合理解眼图生成机制。

统的眼图生成方法简单描述就是“每次触发叠加一个UI”。方法简单,但效果并不理想。由于屏幕上的每个UI信号波形通过触发点对齐,眼图通过对信号多次触发采集后叠加生成。这样会导致仪器触发电路的抖动成分将被引入到眼图测量中。导致了测量不精确。

新的眼图生成方法

新的眼图方法描述为“同步切割+叠加显示”。示波器首先捕获一组连续比特位的信号,然后用软件PLL方法恢复出时钟,利用恢复出的时钟和捕获到的信号按比特位切割,切割一次,叠加一次,终将捕获到的一组数据的每个比特位都叠加到了眼图上。 眼图交叉比,是测量交叉点振幅与信号“1”及“0”位准之关系;

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理论分析得到如下几条结论,在实际应用中要以此为参考,从眼图中对系统性能作一论述:

(1)比较好抽样时刻应 在 “眼睛” 张开比较大的时刻。

(2)对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。斜率越大,对定时误差就越灵敏。

(3)在抽样时刻上,眼图上下两分支阴影区的垂直高度,表示比较大信号畸变。

(4)眼图的横轴位置应对应判决门限电平。

(5)在抽样时刻,上下两分支离门限近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限,噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。

(6)对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统,眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小表示零点位置的变动范围,这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响。 品质因子又称为Q因子是用于测量眼图信噪比的参数。Q因子是在比较好判决门限下信号功率和噪声功率的比值;设备眼图测量系列

什么是眼图?它用在什么场合?反映了波形的什么信息?设备眼图测量系列

眼图

在实际系统中,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。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。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。 设备眼图测量系列

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