眼图基础知识-课件·PPT

程
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主讲人：乔琪程
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观察眼图的方法01眼图的相关参数02
1观察眼图
的方法观察眼图的方法
将待测的基带信号加至示波器的（Y 轴）输入端，同时把位定时脉冲加至外同步输入端，使示波器水平扫描周期与码元同步（码元周期的整数倍），则示波器显示出类似人眼的图案。

2眼图的
相关参数
①最佳抽样时刻：眼图中间的垂直线。

②判决门限电平：眼图中央的水平线。

③定时抖动灵敏度：眼图斜边的斜率。

④噪声容限：在抽样时刻，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声的容限。

⑤信号畸变范围：阴影区的垂直高度即“眼皮”厚度表示信号畸变的范围。

⑥过零点畸变：图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波形零点位置的变化范围。

基本
知识
01
观察眼图的方法02
眼图的相关参数。

—“眼图就是象眼睛一样形状的图形。

”眼图是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果，叠加后的图形形状看起来和眼睛很像，故名眼图。

眼图上通常显示的是1.25UI的时间窗口。

眼睛的形状各种各样，眼图的形状也各种各样。

通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。

图六的眼图有“双眼皮”，可判断出信号可能有串扰或预（去）加重。

图七的眼图“眼睛里布满血丝”，这表明信号质量太差，可能是测试方法有错误，也可能是PCB布线有明显错误。

图八的眼图非常漂亮，这可能是用采样示波器测量的眼图。

图五眼图定义图六“双眼皮”眼图由于眼图是用一张图形就完整地表征了串行信号的比特位信息，所以成为了衡量信号质量的最重要工具，眼图测量有时侯就叫“信号质量测试（Signal Qu ality Test,SQ Test）”。

此外，眼图测量的结果是合格还是不合格，其判断依据通常是相对于“模板（Mask）”而言的。

模板规定了串行信号“1”电平的容限，“0”电平的容限，上升时间、下降时间的容限。

所以眼图测量有时侯又被称为“模板测试（Mask Test）”。

模板的形状也各种各样，通常的NRZ信号的模板如图五和图八蓝色部分所示。

在串行数据传输的不同节点,眼图的模板是不一样的，所以在选择模板时要注意具体的子模板类型。

如果用发送端的模板来作为接收端眼图模板，可能会一直碰模板。

但象以太网信号、E1/T1的信号，不是NRZ码形，其模板比较特别。

当有比特位碰到模板时，我们就认为信号质量不好，需要调试电路。

有的产品要求100%不能碰模板，有的产品是允许碰模板的次数在一定的概率以内。

（有趣的是，眼图85%通过模板的产品，功能测试往往是没有问题的，譬如我在用的电脑网口总是测试不能通过，但我上网一直没有问题。

这让很多公司觉得不用买示波器做信号完整性测试以一样可以做出好产品来，至于山寨版的，更不会去买示波器测眼图了。

）示波器中有测量参数可自动统计出碰到模板的次数。

眼图详解关于眼图的基本知识1、眼图的作用数字信号的眼图可以体现数字信号的整体特征，能够很好地评估数字信号的质量，因而眼图的分析是数字系统信号完整性分析的关键之一。

2、眼图的形成串行数据的传输由于通讯技术发展的需要，特别是以太网技术的爆炸式应用和发展，使得电子系统从传统的并行总线转为串行总线。

串行信号种类繁多，如PCI Express、SPI、USB 等，其传输信号类型时刻在增加。

相比并行数据传输，串行数据传输的整体特点如下：1)信号线的数量减少，成本降低2)消除了并行数据之间传输的延迟问题3)时钟是嵌入到数据中的，数据和时钟之间的传输延迟也同样消除了4)传输线的PCB 设计也更容易些5)信号完整性测试也更容易实际中，描述串行数据的常用单位是波特率和UI，串行数据传输示例如下：串行数据传输示例例如，比特率为3.125Gb/s 的信号表示为每秒传送的数据比特位是3.125G 比特，对应的一个单位间隔即为1UI。

1UI表示一个比特位的宽度，它是波特率的倒数，即1UI=1/（3.125Gb/s）=320ps。

现在比较常见的串行信号码形是NRZ 码，因此在一般的情况下对于串行数据信号，我们的工作均是针对NRZ 码进行的。

由于示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形成眼图。

眼图中包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而可以估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。

另外也可以用此图形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。

眼图实际上就是数字信号的一系列不同二进制码按一定的规律在示波器屏幕上累积后的显示，简单地说，由于示波器具有余辉功能，只要将捕获的所有波形按每三个比特分别地叠加累积(如上图所示)，从而就形成了眼图。

目前，一般均可以用示波器观测到信号的眼图，其具体的操作方法为：将示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。

［转帖］眼图基本知识介绍随着数据速率超过Gb/s水平，工程师必须能够识别和解决抖动问题。

抖动是在高速数据传输线中导致误码的定时噪声。

如果系统的数据速率提高，在几秒内测得的抖动幅度会大体不变，但在位周期的几分之一时间内测量时，它会随着数据速率成比例提高，进而导致误码。

新兴技术要求误码率(BER)，亦即误码数量与传输的总码数之比，低于一万亿分之一(10-12)。

随着数据通信、总线和底板的数据速率提高，市场上已经出现许多不同的抖动检定技术，这些技术采用各种不同的实验室设备，包括实时数字示波器、取样时间间隔分析仪(TIA)、等时取样示波器、模拟相位检波器和误码率测试仪(BERT)。

为解决高数据速率上难以解决的抖动问题，工程师必需理解同步和异步网络中使用的各种抖动分析技术本文重点介绍3 Gb/s以上新兴技术的数据速率。

低于3 Gb/s的实时示波器可以捕获连续的数据流，可以同时在时域和频域中分析数据流；在更高的数据速率上，抖动分析要更具挑战性。

本文将从数字工程师的角度，介绍应对SONET/SDH挑战的各种经验。

抖动分析基本上包括比较抖动时钟信号和参考时钟信号。

参考时钟是一种单独的黄金标准时钟，或从数据中重建的时钟。

在高数据速率时，分析每个时钟的唯一技术是位检测和误码率测试；其它技术则采用某种取样技术。

如图1所示，眼图是逻辑脉冲的重叠。

它为测量信号质量提供了一种有用的工具，即使在极高的数据速率时，也可以在等时取样示波器上简便生成。

边沿由‘1’到‘0’转换和‘0’到‘1’转换组成，样点位于眼图的中心。

如果电压(或功率)高于样点，则码被标为逻辑‘1’；如果低于样点，则标为‘0’。

系统时钟决定着各个位的样点水平位置。

图1: 具有各项定义的眼图E1是逻辑‘1’的平均电压或功率电平，E0是逻辑‘0’的平均电压或功率电平。

参考点t = 0在左边的交点进行选择，右边的交点及其后是位周期TB。

Eye Crossing Point: 眼图交点Left Edge: 左沿Right Edge: 右沿Nominal Sampling Point: 标称样点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。