信號完整性系列之十七—— 基于誤碼率的眼圖測試，ISOBER

眼圖測試是高速串行信號物理層測試的一個(gè)重要項(xiàng)目。眼圖是由多個(gè)比特的波形疊加后的圖形，從眼圖中可以看到：數(shù)字信號1電平、0電平，信號是否存在 過沖、振鈴？抖動是否很 大？眼圖的信噪比？上升下降時(shí)間是否對稱（占空比）？眼圖反映了大數(shù)據(jù)量時(shí)的信號質(zhì)量，可以最直觀的描述高速數(shù)字信號的質(zhì)量與性能。如圖1所示為某 1.25G信號的眼圖?？梢钥吹皆撔盘柕亩秳虞^大。另外，在很多高速數(shù)字信號的標(biāo)準(zhǔn)中，定義了不同測量點(diǎn)的眼圖模板。圖1的深藍(lán)色部分是眼圖模板，測量到 的眼圖不能觸碰到該模板。

在實(shí)時(shí)示波器中，通常使用連續(xù)比特位的眼圖生成方法。力科于2002年在業(yè)界最早采用連續(xù)比特位的眼圖測試方法。首先，示波器采集到一長串連續(xù)的數(shù) 據(jù)波形；然后，使用軟件CDR恢復(fù)時(shí)鐘，用恢復(fù)的時(shí)鐘切割每個(gè)比特的波形，從第1個(gè)、第2個(gè)、第3個(gè)、一直到第n-1個(gè)、第n個(gè)比特；最后一步是把所有比 特重疊，得到眼圖。

什么是BER?

在數(shù)字電路系統(tǒng)中，發(fā)送端發(fā)送出多個(gè)比特的數(shù)據(jù)，由于多種因素的影響，接收端可能會接收到一些錯(cuò)誤的比特（即誤碼）。錯(cuò)誤的比特?cái)?shù)與總的比特?cái)?shù)之比 稱為誤碼率，即Bit Error Ratio，簡稱BER。誤碼率是描述數(shù)字電路系統(tǒng)性能的最重要的參數(shù)。在GHz比特率的通信電路系統(tǒng)中（比如Fibre Channel、PCIe、SONET、SATA），通常要求BER小于或等于 。BER= 指的是發(fā)送/接收了10 個(gè)比特，只允許1個(gè)比特出錯(cuò)。誤碼率較大時(shí)，通信系統(tǒng)的效率低、性能不穩(wěn)定。影響誤碼率的因素包括抖動、噪聲、信道的損耗、信號的比特率等等。

基于誤碼率的眼圖輪廓測試（BER Eye Contour）－力科稱為ISOBER

在上文中提到眼圖是多個(gè)比特位的信號疊加得到的測量結(jié)果，所以測試中需要注意眼圖是由多少個(gè)比特組成的？

使用常規(guī)的實(shí)時(shí)示波器來測量高速 串行信號的眼圖，在幾秒鐘內(nèi)可以生成1萬個(gè)比特疊加的眼圖。力科示波器使用了創(chuàng)新的XStream II專利技術(shù)，可以快速的生成眼圖，以SDA816Zi測量3.125Gbps的XAUI信號為例，大概幾秒就可以得到上百萬個(gè)比特的眼圖。即使如此速 度，也很難直接測量到10 個(gè)比特的數(shù)據(jù)疊加得到的眼圖，與誤碼率聯(lián)系在一起，即BER=10 時(shí)的眼圖輪廓。假設(shè)每5秒測量到1M個(gè)比特的眼圖，測量10 的眼圖需要5*10 秒 = 1388.8小時(shí)，可見對于示波器來說，測量BER=10 的眼圖是很有挑戰(zhàn)性的。如圖2所示為疊加了282萬個(gè)比特的眼圖。

基于誤碼率的眼圖輪廓測試又稱為BER Eye Contour測試，在抖動測量的權(quán)威文檔MJSQ（Methodologies for Jitter and Signal Quality Specification的縮寫）中提出用BERT scan方法來測量BER Eye Contour（見MJSQ Rev14.1的10.4.3節(jié)）。誤碼率測試儀BERT通過不斷調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間得到在水平方向的特定決策點(diǎn)的誤碼率，同時(shí)可以測量到不同誤碼率的總體抖 動，同理，在垂直方向調(diào)節(jié)門欄電壓，可以得到特定電壓的誤碼率。同時(shí)掃描水平方向的延時(shí)和垂直方向的門欄電壓并測量誤碼率，即可得到眼圖內(nèi)任一個(gè)判決點(diǎn)的 誤碼率，將相同誤碼率的點(diǎn)連線，即可得到某個(gè)誤碼率的眼圖輪廓（通過BERT得到BER Eye Contour的詳細(xì)介紹可以參考BERT廠商的相關(guān)技術(shù)資料）。