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信号完整性分析基础系列之一——关于眼图测量（上）汪进进美国力科公司深圳代表处内容提要：本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇，从四个方面介绍了眼图测量的相关知识：一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。
全分为上、下两篇。
上篇包括一、二部分。
下篇包括三、四部分。
您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。
在力科于2002年发明基于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基于采样示波器的传统方法。
您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。
很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。
这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是可以作为一项重要的调试工具的。
在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。
那天面试时，老板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。
之后我Google“眼图”，看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。
刚刚我再次Google“眼图”，仍然没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。
网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。
“在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。
为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。
如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。
示波器测试项目操作方法示波器是一种用来显示电压信号随时间的变化情况的仪器。
它主要由探头、控制面板和显示屏组成。
探头用来将要测量的电压信号接入示波器，控制面板用来设置示波器的各项参数，显示屏用来显示测量结果。
下面将为您介绍示波器的一般操作方法。
1.接线：首先，将要测量的电压信号的探头插入示波器的输入端口。
示波器通常有两个输入通道，可以同时测量两个信号。
如果有需要，还可以通过外部扩展模块进行更多通道的扩展。
2.设置时间轴：示波器的时间轴是用来表示时间的横轴，通过它可以观察电压信号随时间的变化情况。
在控制面板上设置水平偏移量和时间基准，以及选择适当的时间量程，确保电压信号的波形能够完整地显示在屏幕上。
3.设置电压轴：示波器的电压轴是用来表示电压的纵轴，通过它可以观察电压信号的振幅大小。
在控制面板上设置垂直偏移量和电压基准，以及选择适当的电压量程，确保电压信号的波形能够在屏幕上显示清晰。
4.触发设置：示波器的触发功能用来确定信号开始采样和显示的时间点，以确保测量结果的准确性。
在控制面板上设置触发类型（边沿触发、脉宽触发等）、触发电平和触发通道。
适当调整触发设置，确保电压信号的波形稳定地显示在屏幕上。
5.检查波形：设置完以上参数后，可以开始测量。
观察屏幕上显示的波形，并通过水平和垂直控制旋钮进行调整，使波形显示清晰、稳定。
如果观察到异常情况，可以重新调整相应的参数，直到得到满意的测量结果。
6.高级功能：示波器还有一些高级功能，如自动测量、存储和回放波形、设置标记和测量参数等。
这些功能可以根据实际需求进行设置和使用，以提高测量效率和准确性。
除了上述一般操作方法外，示波器还有许多其他的操作功能，如选择不同的触发源、调整屏幕亮度和对比度、设置尺度和标尺、调整触发灵敏度等。
在实际使用过程中，根据具体测量需求，可以结合手册和操作指南进行更详细的操作和设置。
需要注意的是，示波器是一种高精度的仪器，操作前应确保所有电路与电源的连接正确并可靠，以避免任何可能的电击风险。
SDA3 Step by Step设置水平参数-获得足够的采样点2、调节timebase，满足采样点的要求 1.固定采样率，保证足够的采样率第2页设置垂直参数尽量占满整个屏幕，充分利 用ADC的8bit分辨率使用可变增益调节垂直刻度第3页进入SDAIII第4页SDAIII界面Step1: 打开SDAIII Step2: 打开4个通道中的任意一个或多个第5页输入信号设置Step1: 选择输入信号源Step2: 选择信号类型第6页CDR设置Step1: 计算信号速率Step2: 设置PLL第7页进入眼图测试菜单Step1: 打开眼图测试Step2: 显示眼图第8页眼图模板显示Step1: 选择眼图模板类型Step2: 显示眼图模板第9页眼图相关测量参数Step2: 眼图参数测量结果Step1: 选择眼图测量参数第10页眼图MarginStep1: 调整眼图模板的X和Y方向，验证眼图的MarginISOBERISOBER可以推算出更多样本时的眼图张开度眼图Fail定位Step1: 定位触碰模板的每一个bit位进入抖动测试菜单Step1: 打开抖动测试抖动测试结果Step2: 选择抖动参数Step1: 选择抖动分析模型，频谱分析方法结果与其他品牌示波器结果相似，NQ-Scale方法与BERT结果相似浴盆曲线Step2: 选择浴盆曲线、直方图等Step1:选择抖动直方图抖动频谱分析－Pj来自于哪些频率抖动的频谱可以缩放，可标注抖动峰值的频率Step1：显示Rj和BUj的频谱在抖动频谱分析中可以查找周期性抖动的来源Step2: 显示峰值码型分析分析ISI jitter进入噪声分析界面噪声参数结果Step3:Step1: 选择噪声分析模型，Step2: 选择噪声参数噪声直方图Step1: 选择噪声直方图Step2: 选择随机噪声直方图噪声频谱分析 － Pn来自于哪些频率噪声的频谱可以缩放，可标注抖动峰值的频率Step1：显示Rn和BUn的频谱在噪声频谱分析中可以 查找周期性噪声的来源Step2: 显示峰值第21页噪声追踪-查看噪声时域变化规律Step1: RnBUn的追踪第22页串扰眼图-查看在更低误码率下噪声的影响Step1: 显示串扰眼图Step2: 设置误码率第23页串扰眼图对比Step1: 快速对比任意两个 通道的串扰眼图第24页参考通道Step1:将任意一个通道保存 为参考，方便对比第25页LaneScape 对比模式可以选择1个/2个或所有 通道结果对比第26页谢谢关注!。
示波器的测量步骤示波器是一种用来显示电信号波形的仪器，常用于电子工程、通信、医疗等领域。
下面将介绍示波器的测量步骤，以及示波器电源测试的几个步骤。
步骤一：准备工作1.确保示波器和被测电路的电源都已关闭，避免电路故障和触电的风险。
2.确保示波器与被测电路的地连接好，以避免测量误差。
步骤二：连接电缆和探头1.将示波器的输入端的探头插头连接到被测电路的信号输出端口上。
2.将示波器的地端的探头插头连接到被测电路的地端口上。
步骤三：调整示波器的设置1.打开示波器，并设置合适的竖直和水平的尺度范围，以便能够清晰地显示被测信号的波形。
2.根据被测信号的频率和波形特点，调整示波器的触发模式和触发电平，确保波形能够稳定地显示在屏幕上。
步骤四：进行测量1.打开被测电路的电源，使其正常工作。
2.在示波器的屏幕上观察和记录被测信号的波形，并测量出相关的参数，如幅值、频率、占空比等。
1.关闭被测电路的电源，以确保安全。
2.关闭示波器和电源，并拔掉相应的电缆和探头。
示波器电源测试的几个步骤：步骤一：准备工作1.确定目标电源的额定电压和电流范围，确保示波器的设置能够满足测试需求。
2.关闭目标电源和示波器，确保安全。
步骤二：连接示波器测量端口1.将示波器的地端探头插头连接到目标电源的地端口上。
2.将示波器的探头插头连接到目标电源的输出端，确保连接良好。
步骤三：调整示波器的设置1.打开示波器，并设置合适的竖直和水平的尺度范围，以便能够清晰地显示电源波形。
2.根据目标电源的特点，调整示波器的触发模式和触发电平，确保波形能够稳定地显示在屏幕上。
步骤四：进行电源测试1.打开目标电源，使其正常工作。
2.在示波器的屏幕上观察和记录电源波形，检查其稳定性和纹波情况，并测量相关的参数，如电压和电流的波形、幅值、频率等。
1.关闭目标电源，以确保安全。
2.关闭示波器和电源，并拔掉相应的电缆和探头。
在进行示波器的测量步骤及示波器电源测试时，需要注意安全，避免电路故障和触电风险。
常规的眼图测量眼图测试是高速串行信号物理层测试的一个重要项目。
眼图是由多个比特的波形叠加后的图形，从眼图中可以看到：数字信号1电平、0电平，信号是否存在过冲、振铃？抖动是否很大？眼图的信噪比？上升下降时间是否对称（占空比）？眼图反映了大数据量时的信号质量，可以最直观的描述高速数字信号的质量与性能。
如图1所示为某1.25G信号的眼图。
可以看到该信号的抖动较大。
另外，在很多高速数字信号的标准中，定义了不同测量点的眼图模板。
图1的深蓝色部分是眼图模板，测量到的眼图不能触碰到该模板。
在实时示波器中，通常使用连续比特位的眼图生成方法。
力科于2002年在业界最早采用连续比特位的眼图测试方法。
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；最后一步是把所有比特重叠，得到眼图。
什么是BER?在数字电路系统中，发送端发送出多个比特的数据，由于多种因素的影响，接收端可能会接收到一些错误的比特（即误码）。
错误的比特数与总的比特数之比称为误码率，即Bit Error Ratio，简称BER。
误码率是描述数字电路系统性能的最重要的参数。
在GHz比特率的通信电路系统中（比如Fibre Channel、PCIe、SONET、SATA），通常要求BER小于或等于。
BER= 指的是发送/接收了10 个比特，只允许1个比特出错。
误码率较大时，通信系统的效率低、性能不稳定。
影响误码率的因素包括抖动、噪声、信道的损耗、信号的比特率等等。
基于误码率的眼图轮廓测试（BER Eye Contour）－力科称为ISOBER在上文中提到眼图是多个比特位的信号叠加得到的测量结果，所以测试中需要注意眼图是由多少个比特组成的？使用常规的实时示波器来测量高速串行信号的眼图，在几秒钟内可以生成1万个比特叠加的眼图。
力科示波器使用了创新的XStream II专利技术，可以快速的生成眼图，以SDA816Zi测量3.125Gbps的XAUI信号为例，大概几秒就可以得到上百万个比特的眼图。
