下面详细介绍一些复杂的概念,以帮忙理解眼图的性能。
(1)消光比(Extinction Ratio)消光比定义为眼图中“1”电平与“0”电平的统计平均的比值,其计算公式可以是如下的三种:
消光比在光通信发射源的量测上是相当重要的参数,它的大小决定了通信信号的品质。消光比越大,在接收机端会有越好的逻辑鉴别率;消光比越小,表示信号较易受到干扰,系统误码率会上升。
消光比直接影响光接收机的灵敏度,从提高接收机灵敏度的角度希望消光比尽可能大,有利于减少功率代价。但是,消光比也不是越大越好,如果消光比太大会使激光器的图案相关抖动增加。因此,一般建议实际消光比与比较低要求消光比大 0.5~1.5dB。 高速接口物理层(PHY)眼图测量的手持式分析器;云南眼图测量高速信号传输
眼图码间串扰
眼图的“眼睛”张开的大小反映着码间串扰的强弱。“眼睛”张的越大,且眼图越端正,表示码间串扰越小;反之表示码间串扰越大。
当存在噪声时,噪声将叠加在信号上,观察到的眼图的线迹会变得模糊不清。若同时存在码间串扰,“眼睛”将张开得更小。与间串扰时的眼图相比,原来清晰端正的细线迹,变成了比较模糊的带状线,而且不很端正。噪声越大,线迹越宽,越模糊;码间串扰越大,眼图越不端正。
眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息:可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱,有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响,评价一个基带系统的性能优劣;可以指示接收滤波器的调整,以减小码间串扰。 北京DDR测试眼图测量硬件调试——眼图几个经典案例;
识别不同类型的抖动来源,可以减少设计层次的问题,因为不同的器件以不同的方式生成抖动。例如,发射机主要生成RJ。外部调制的激光发射机生成的大多数抖动是由激光器和主参考时钟的随机抖动导致的。相反,接收机生成的绝大部分抖动是DJ,这源于导致ISI的前置放大器和后置放大器连接的AC耦合等因素。直接调制激光发射机受到RJ和DJ的影响。介质采用两种方式:光纤从色散中增加DJ,从散射中增加RJ;传导介质从有限带宽中增加DJ,与低频和多个反射相比,高频的衰减要更高
而对于很多高速的串行总线信号来说,由于时钟信息嵌入在数据流里,所以需要测量设备有相应的时钟恢复功能(可能是硬件的也可能是软件的),能够先从数据流里提取出时钟,然后以这个时钟为基准对数据比特进行叠加才能形成眼图。因此,很多高速串行数字信号的眼图测试通常需要该示波器或测量设备有相应的时钟恢复功能。下图是个对串行数据流进行软件时钟恢复的例子。
真正意义的眼图是以时钟为基准进行叠加的:眼图测量的根本目的是判断该数据信号相对于其时钟信号(可能是专门的时钟通道也可能是内嵌的时钟信息)的建立/保持时间窗口、采样时的信号幅度等参数满足标准要求,所以眼图测量一定是要以其参考时钟为基准进行信号叠加才有意义。有时用数据信号自身的边沿触发进行自然叠加也能形成类似眼图的形状,但这不是真正意义上的眼图。 眼图分析的数字滤波选取方法分析;
在系统器件的定时方面,数据通信和电信技术并不相同。在同步系统中,如SONET/SDH,系统器件同步到公共的系统时钟。在信号通过网络传送时,不同器件生成的抖动会通过网络传播,除非对器件中传送的抖动提出严格的要求,否则抖动可能会无限制地提高。在异步系统中,如千兆位以太网、PCI Express和光纤通道,器件定时由分布式时钟提供或从数据转换中重建的时钟中提供。在这种情况下,必须限制器件生成的抖动,但从一个器件转移到另一个器件上的抖动则不太重要。不管是哪种情况,底线是系统的工作性能如何,即误码率。眼图形成原理以及参数;云南眼图测量高速信号传输
眼睛张开度与误码率的关系;云南眼图测量高速信号传输
眼图能用来做什么?
眼图中包含了丰富的信息,通过眼图可以观察码间串扰和噪声的影响,了解数字信号整体的特征,从而评估系统优劣程度。因此,眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的。工程师经常根据眼图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。
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,有000~111共8种组合。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。 云南眼图测量高速信号传输
单个时点的抖动、正弦周期抖动IdealTransitionEdge:理想的转换边沿RJSmearedEdge:RJ模糊的边沿DJSmearedEdge:DJ模糊的边沿确定性抖动(DJ)包括占空比失真(DCD)、码间干扰(ISI)、正弦或周期抖动(PJ)和串扰。DCD源自时钟周期中的不对称性。ISI源自由于数据相关效应和色散导致的边沿响应变化。PJ源自周期来源的电磁捡拾,如电源馈通。串扰是由捡拾其它信号导致的。DJ的特色特点是,其峰到峰值具有上下限。DCD和ISI称为有界相关抖动;Pj和串扰称为不相关有界抖动;RJ称为不相关无界抖动。和随机抖动相结合,导致误码的实例眼睛张开度与误码率的关系;多端...