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眼图英语eye pattern是电信系统的一种示波器显示显示接收器上的数字信号而以资料速度来触发水平的更新在许多不同的编码系统下眼图看来会像几个并排在一起的眼睛故此得名。眼图会将特定时间内所有可能的变化都重叠在一个屏幕上是在基频方波调制系统中评估信道噪声及符码间干扰的实验工具。
借由分析眼图可以看出许多系统的性能和问题例如信号太长或太短、和时脉的同步不佳、信号电压太高或太低、太多噪声、变化太慢、或是有过冲 ( overshoot ) 或下冲undershoot都可以在眼图上看出。若眼图的“眼睛”部分越大表示信号失真的幅度越小若因噪声或是符码间干扰造成的信号失真会使眼图的“眼睛”部分变小。
眼图反映的是数字信号受物理器件、信道的影响工程师可以通过眼图迅速得到待测产品中信号的实测参数并且可以预判在现场可能发生的问题。
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为例可以有000-111共8中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。如图1。对于测试仪器而言首先从待测信号中恢复出信号的时钟信号然后按照时钟基准来叠加出眼图最终予以显示。 眼图的形成
眼图中包含的信息对于一幅真实的眼图如下图2首先可以看出数字波形的平均上升时间(Rise Time)、下降时间(Fall Time)、上冲(Overshoot)、下冲(Undershoot)、门限电平(Threshold/Crossing Percent)等基本的电平变换的参数。 电平变换参数
信号不可能每次高低电平的电压值都保持完全一致也不能保证每次高低电平的上升沿、下降沿都在同一时刻。如图3由于多次信号的叠加眼图的信号线变粗出现模糊(Blur)的现象。所以眼图也反映了信号的噪声和抖动在纵轴电压轴上体现为电压的噪声(Voltage Noise)在横轴时间轴上体现为时域的抖动(Jitter)。 噪声和抖动
由于噪声和抖动眼图上的空白区域变小。如图4在除去抖动和噪声的基础上眼图上空白的区域在横轴上的距离称为眼宽(Eye Width)在眼图上叠加的数据足够多时眼宽很好的反映了传输线上信号的稳定时间同理眼图上空白的区域在纵轴上的距离称为眼高(Eye Height)在眼图上叠加的数据足够多时眼高很好的反映了传输线上信号的噪声容限同时眼图中眼高最大的地方即为最佳判决时刻。 眼高和眼宽
数字信号在采样前后需要有一定的建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)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如图5.1中的绿色部分。所以我们可以得知最早的采样时刻和最晚的采样时刻如下图所示。 采样和判决A 采样和判决B
在最佳采样时刻采样的误码率是最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)。 澡盆曲线
在实际测试时为了提高测试效率经常使用到的方法是Mask Testing。即根据信号传输的需求在眼图上规定一个区域如图7中的菱形区域要求左右的信号全部出现在这个区域之外一旦菱形区域内有出现信号则宣布测试未通过。 Mask Testing
眼图可以显示出数字信号的传输质量经常用于需要对电子设备、芯片中串行数字信号或者高速数字信号进行测试及验证的场合归根结底是对数字信号质量的一种快速而又非常直观的观测手段。因为信号的抖动反映在时域上信号的稳定时间减小眼图眼宽变窄信号的噪声反映在信号幅度上眼图眼高变小眼高很好的反映了噪声容限。在测试中我们会使用Mask Testing可以很方便的判断测试的眼图是否满足信号协议。 版权所有权归卿萃科技 杭州FPGA事业部转载请注明出处
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