重庆自动化眼图测量

眼图测试分析

波形参数测试是数字信号质量评估常用的测量方法，但是随着数字信号速率的提高，靠幅度、上升时间等的波形参数的测量方法越来越不适用了

一个5Gbps的信号来说，由于受到传输通道的损耗的影响，不同位置的信号的幅度、上升时间、脉冲宽度等都是不一样的。不同的操作人员在波形的不同位置测量得到的结果也是不一样的。

因此我们必须采用别的方法对于信号的质量进行评估，对于高速数字信号来说常用的就是眼图的测量方法

所谓眼图，实际上就是高速数字信号不同位置的数据比特按照时钟的间隔叠加在一起自然形成的一个统计分布图。

眼图的形成过程。我们可以看到，随着叠加的波形数量的增加，数字信号逐渐形成了一个个类似眼睛一样的形状，我们就把这种图形叫做眼图。

高速接口物理层（PHY）眼图测量的手持式分析器；重庆自动化眼图测量

目前，对于时钟恢复的方法，大多数用到的是基于锁相环的时钟恢复方法。锁相环包括鉴相器（phase detector）、环路滤波器（loop filter）、压控振荡器（voltage controlled oscillator，简称VCO）三个基本部分组成，

总体而言，锁相环对于时钟恢复的重要性可以体现在以下几个方面：

（1）完全集成的，并且不需要外部的参考时钟信号

（2）确保时钟信号与数据同步

（3）对时钟信号提供监视功能，当锁相环失锁时提供警报

（4）优化误码率——调整关于数据信号的时钟相位 重庆自动化眼图测量BER图与眼图时间轴相同，两侧与眼图边沿相对应，样点位于中心。

眼图中的“1”电平（ top P）与“0”（ base P ）电平即是表示逻辑为1 或0 的电压位准值，实际中选取眼图中间的20% UI 部分向垂直轴投影做直方图，直方图的中心值分别为“1”电平和“0”电平。

眼幅度表示“1”电平信号分布与“0”电平信号分布平均数之差，其测量是通过在眼图位置附近区域（通常为零点交叉时间之间距离的20%）分布振幅值进行的。

眼宽反映信号的总抖动，即是眼图在水平轴所开的大小，其定义为两上缘与下缘交汇的点（Crossing Point）间的时间差。交叉点之间的时间是基于信号中的两个零交叉点处的直方图平均数计算而来，每个分布的标准偏差是从两个平均数之间的差值相减而来。

眼高即是眼图在垂直轴所开的大小，它是信噪比测量，与眼图振幅非常相似。

分析实际眼图，再结合理论，一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每一个状态组发生的次数要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在屏幕上，八种状态形成的眼图

由上述的理论分析，结合示波器实际眼图的生成原理，可以知道一般在示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近（无串扰等影响），

如下所示：如果这八种状态组中缺失某种状态，得到的眼图会不完整，如下所示：

眼图中通常显示的是1.25UI的时间窗口，眼图的形状各种各样，通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。可以根据眼图的相关参数来判别眼图的好坏，从而可以衡量系统的性能。眼图相关的参数有很多，如眼高、眼宽、眼幅度、眼交叉比、“1”电平，“0”电平，消光比，Q因子，平均功率等，各个参数如下图中所示： Q因子可以综合反映眼图的质量，Q因子越高，眼图的质量就越好，信噪比就越高。

MaskTesting

幅度噪声可能会导致逻辑‘1’的电压或功率电平垂直波动，低于样点，导致逻辑‘1’码错误地标为逻辑‘0’码，即误码。抖动描述了相同的效应，但它是水平波动。抖动或定时噪声可能会导致码的边沿在水平方向中的样点内波动，导致错误。从这种意义上讲，抖动定义为一个数字信号在有效时点上距理想时间位置的短期变化。脉冲电压电平的波动源自不需要的调幅(AM)。类似的，转换的定时波动可以描述为脉冲相位波动、不需要的调相(PM)或相噪。 PCB设计中眼图到底有什么用？重庆自动化眼图测量

眼图测试中的时钟恢复；重庆自动化眼图测量

目前，泰克提供的眼图生成方案：

（1） 从数据恢复时钟（CDR），眼图模板测试：可以分为硬件CDR（PLL）和软件CDR（PLL+其它）

（2） 测量眼图的眼高、眼宽等关于眼图的参数

（3） 根据上面测量到的数据，绘制相关的图形：

抖动：趋势，频谱,

直方图, 浴盆曲线

根据上述的方案概况，

在实时示波器中，通常使用连续比特位的眼图生成方法。首先，示波器采集到一长串连续的数据波形；然后，使用软件CDR恢复时钟，用恢复的时钟切割每个比特的波形，从第1个、第2个、第3个、一直到第n-1个、第n个比特；一步是把所有比特重叠，得到眼图。

其中，实时的眼图生成方法如下：

软件时钟恢复

 眼图参数测量

全系列标准参数测量，包括幅度、定时和抖动

低抖动低噪声

单触发事件，而不是ET方法中的多触发事件，即触发一次后连续采样，减少了可能引入的抖动、噪声

支持不同的时钟恢复模型

 锁相环 (PLL)„ 相位内插重复取样 (恒定时钟, 连续位)

 数据相关分析

把跳变位与非跳变位分开

 码型长度检测，进行抖动分析 (Rj/Dj分离)

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