信號(hào)完整性分析基礎(chǔ)系列之關(guān)于眼圖測量(上)
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二、眼圖的一些基本概念
— “什么是眼圖？”
— “眼圖就是象眼睛一樣形狀的圖形?！?BR>眼圖是用余輝方式累積疊加顯示采集到的串行信號(hào)的比特位的結(jié)果，疊加后的圖形形狀看起來和眼睛很像，故名眼圖。眼圖上通常顯示的是1.25UI的時(shí)間窗口。眼睛的形狀各種各樣，眼圖的形狀也各種各樣。通過眼圖的形狀特點(diǎn)可以快速地判斷信號(hào)的質(zhì)量。圖六的眼圖有“雙眼皮”，可判斷出信號(hào)可能有串?dāng)_或預(yù)（去）加重。圖七的眼圖“眼睛里布滿血絲”，這表明信號(hào)質(zhì)量太差，可能是測試方法有錯(cuò)誤，也可能是PCB布線有明顯錯(cuò)誤。 圖八的眼圖非常漂亮，這可能是用采樣示波器測量的眼圖。
圖五 眼圖定義
圖六 “雙眼皮”眼圖
由于眼圖是用一張圖形就完整地表征了串行信號(hào)的比特位信息，所以成為了衡量信號(hào)質(zhì)量的最重要工具，眼圖測量有時(shí)侯就叫“信號(hào)質(zhì)量測試（Signal Quality Test,SQ Test）”。 此外，眼圖測量的結(jié)果是合格還是不合格，其判斷依據(jù)通常是相對于“模板（Mask）”而言的。模板規(guī)定了串行信號(hào)“1”電平的容限，“0”電平的容限，上升時(shí)間、下降時(shí)間的容限。所以眼圖測量有時(shí)侯又被稱為“模板測試（Mask Test）”。 模板的形狀也各種各樣，通常的NRZ信號(hào)的模板如圖五和圖八藍(lán)色部分所示。在串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟煌?jié)點(diǎn),眼圖的模板是不一樣的，所以在選擇模板時(shí)要注意具體的子模板類型。 如果用發(fā)送端的模板來作為接收端眼圖模板，可能會(huì)一直碰模板。但象以太網(wǎng)信號(hào)、E1/T1的信號(hào)，不是NRZ碼形，其模板比較特別。當(dāng)有比特位碰到模板時(shí)，我們就認(rèn)為信號(hào)質(zhì)量不好，需要調(diào)試電路。有的產(chǎn)品要求100%不能碰模板，有的產(chǎn)品是允許碰模板的次數(shù)在一定的概率以內(nèi)。（有趣的是，眼圖85%通過模板的產(chǎn)品，功能測試往往是沒有問題的，譬如我在用的電腦網(wǎng)口總是測試不能通過，但我上網(wǎng)一直沒有問題。 這讓很多公司覺得不用買示波器做信號(hào)完整性測試以一樣可以做出好產(chǎn)品來，至于山寨版的，更不會(huì)去買示波器測眼圖了。）示波器中有測量參數(shù)可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出碰到模板的次數(shù)。此外，根據(jù)“侵犯”模板的位置就能知道信號(hào)的哪方面有問題從而指導(dǎo)調(diào)試。如圖九表明信號(hào)的問題主要是下降沿太緩，圖十表明1電平和0電平有“塌陷”，可能是ISI問題導(dǎo)致的。
圖七 “眼睛布滿血絲”的眼圖
圖八 最漂亮的“眼睛”
圖九 下降沿碰到模板的眼圖
圖十 “1”電平和“0”電平有“塌陷”的模板
和眼圖相關(guān)的眼圖參數(shù)有很多，如眼高、眼寬、眼幅度、眼交叉比、“1”電平，“0”電平，消光比，Q因子，平均功率等。圖十二表示幅度相關(guān)的測量參數(shù)的定義。 “1”電平和”0”電平表示選取眼圖中間的20%UI部分向垂直軸投影做直方圖，直方圖的中心值分別為“1”電平和“0”電平。眼幅度表示“1”電平減去“0”電平。上下直方圖的3sigm之差表示眼高。圖十二、十三、十四，十五表示了其它一些眼圖參數(shù)的定義，一目了然，在此不再一一描述。不過，有經(jīng)驗(yàn)的工程師知道，在眼圖形象很糟糕的時(shí)候，眼圖參數(shù)測試的結(jié)果顯得很不準(zhǔn)確。這時(shí)候，建議您可以用力科的自定義眼高測量方法來測量，如圖十六所示。
圖十一 眼圖參數(shù)定義
圖十二 眼圖參數(shù)定義
圖十三 眼圖參數(shù)定義
圖十四 眼圖參數(shù)定義
圖十五 眼圖參數(shù)定義
圖十六 自定義眼高測量方法
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