眼圖中的“1”電平( top P)與“0”( base P )電平即是表示邏輯為1 或0 的電壓位準(zhǔn)值,實(shí)際中選取眼圖中間的20% UI 部分向垂直軸投影做直方圖,直方圖的中心值分別為“1”電平和“0”電平。
眼幅度表示“1”電平信號(hào)分布與“0”電平信號(hào)分布平均數(shù)之差,其測(cè)量是通過(guò)在眼圖位置附近區(qū)域(通常為零點(diǎn)交叉時(shí)間之間距離的20%)分布振幅值進(jìn)行的。
眼寬反映信號(hào)的總抖動(dòng),即是眼圖在水平軸所開(kāi)的大小,其定義為兩上緣與下緣交匯的點(diǎn)(Crossing Point)間的時(shí)間差。交叉點(diǎn)之間的時(shí)間是基于信號(hào)中的兩個(gè)零交叉點(diǎn)處的直方圖平均數(shù)計(jì)算而來(lái),每個(gè)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差是從兩個(gè)平均數(shù)之間的差值相減而來(lái)。
眼高即是眼圖在垂直軸所開(kāi)的大小,它是信噪比測(cè)量,與眼圖振幅非常相似。 示波器眼圖的形成原理;湖南眼圖測(cè)量
眼圖的形成
眼圖中包含的信息
對(duì)于一幅真實(shí)的眼圖,首先我們可以看出數(shù)字波形的平均上升時(shí)間(Rise Time)、下降時(shí)間(Fall Time)、上沖(Overshoot)、下沖(Undershoot)、門限電平(Threshold/Crossing Percent)等基本的電平變換的參數(shù)。
電平變換參數(shù)
信號(hào)不可能每次高低電平的電壓值都保持完全一致,也不能保證每次高低電平的上升沿、下降沿都在同一時(shí)刻。由于多次信號(hào)的疊加,眼圖的信號(hào)線變粗,出現(xiàn)模糊(Blur)的現(xiàn)象。所以眼圖也反映了信號(hào)的噪聲和抖動(dòng):在縱軸電壓軸上,體現(xiàn)為電壓的噪聲(Voltage Noise);在橫軸時(shí)間軸上,體現(xiàn)為時(shí)域的抖動(dòng)(Jitter)。 湖南眼圖測(cè)量眼圖品質(zhì)因數(shù)的有哪些定義;
系統(tǒng)性能
當(dāng)接收信號(hào)同時(shí)受到碼間串?dāng)_和噪聲的影響時(shí),系統(tǒng)性能的定量分析較為困難,一般可以利用示波器,通過(guò)觀察接收信號(hào)的“眼圖”對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行定性的、可視的估計(jì)。由眼圖可以觀察出符號(hào)間干擾和噪聲的影響,具體描述如下:
眼圖對(duì)于展示數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)的性能提供了很多有用的信息:可以從中看出碼間串?dāng)_的大小和噪聲的強(qiáng)弱,有助于直觀地了解碼間串?dāng)_和噪聲的影響,評(píng)價(jià)一個(gè)基帶系統(tǒng)的性能優(yōu)劣;可以指示接收濾波器的調(diào)整,以減小碼間串?dāng)_,如:
眼圖的“眼睛”張開(kāi)的大小反映著碼間串?dāng)_的強(qiáng)弱?!把劬Α睆埖脑酱螅已蹐D越端正,表示碼間串?dāng)_越??;反之表示碼間串?dāng)_越大。當(dāng)存在噪聲時(shí),噪聲將疊加在信號(hào)上,觀察到的眼圖的線跡會(huì)變得模糊不清。若同時(shí)存在碼間串?dāng)_ ,“眼睛”將張開(kāi)得更小。與間串?dāng)_時(shí)的眼圖相比,原來(lái)清晰端正的細(xì)線跡,變成了比較模糊的帶狀線,而且不很端正。噪聲越大,線跡越寬,越模糊;碼間串?dāng)_越大,眼圖越不端正。
抖動(dòng),描述了信號(hào)的水平波動(dòng),即信號(hào)的某特定時(shí)刻相對(duì)于其理想時(shí)間位置上的短期偏離,
示波器觀測(cè)到的抖動(dòng)如下圖所示。圖中為抖動(dòng)大的眼圖的交點(diǎn),其直方圖是一個(gè)像素寬的交點(diǎn)塊投射到時(shí)間軸上的投影。理想情況下應(yīng)該為一個(gè)點(diǎn),但由于碼元的水平波動(dòng),導(dǎo)致其形成了一個(gè)區(qū)域。
器件生成的固有抖動(dòng)稱為抖動(dòng)輸出。其主要來(lái)源可以分為兩個(gè):隨機(jī)抖動(dòng)(RJ)和確定性抖動(dòng)(DJ),其中確定性抖動(dòng)(Deterministic Jitter)又可以分為周期性抖動(dòng)(Periodic Jitter)、占空比失真(Duty Cycle Distortion)、碼間干擾(Inter-Symbol Interference)和串?dāng)_。DCD源自時(shí)鐘周期中的不對(duì)稱性。ISI源自由于數(shù)據(jù)相關(guān)效應(yīng)和色散導(dǎo)致的邊沿響應(yīng)變化。PJ源自周期來(lái)源的電磁撿拾,如電源饋通。串?dāng)_是由撿拾其它信號(hào)導(dǎo)致的。DJ的主要特點(diǎn)是,其峰到峰值具有上下限。DCD和ISI稱為有界相關(guān)抖動(dòng),Pj和串?dāng)_稱為不相關(guān)有界抖動(dòng),而RJ稱為不相關(guān)無(wú)界抖動(dòng)。另外,抖動(dòng)分布是RJ和DJ概率密度函數(shù)的卷積。 測(cè)試中眼圖能用來(lái)做什么?
對(duì)于通用的串行信號(hào),時(shí)鐘是內(nèi)嵌的,這時(shí)需要儀器從串行信號(hào)中恢復(fù)時(shí)鐘,以恢復(fù)的 時(shí)鐘為基準(zhǔn)來(lái)形成眼圖,
眼圖分析與誤碼率分析有什么不同?
1、相對(duì)于誤碼率的測(cè)量,眼圖測(cè)量既迅速又容易。
2、眼圖能夠提供更深層次的診斷信息。
3、眼圖可以顯示數(shù)字信號(hào)的整體品質(zhì)。
4、能夠進(jìn)行子系統(tǒng)和組件的眼圖分析(BER測(cè)試是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的測(cè)試)。
眼圖如何反映信號(hào)的品質(zhì)或質(zhì)量呢?
(1)眼圖顯示被測(cè)信號(hào)的綜合特征:上升時(shí)間和下降時(shí)間;過(guò)沖;下沖和振鈴;占空比;抖動(dòng)和噪聲。
(2)眼圖張開(kāi)越大,表明對(duì)噪聲和抖動(dòng)的容許誤差越大:
(3)眼圖張開(kāi)越大,表明接收器判斷信號(hào)的準(zhǔn)確度越好;
(4)眼頂、眼底和轉(zhuǎn)換區(qū)域?qū)挶砻鹘邮掌髋袛嘈盘?hào)的準(zhǔn)確度變差; 眼圖形成原理以及參數(shù);湖南眼圖測(cè)量
眼圖中對(duì)系統(tǒng)性能作一論述;湖南眼圖測(cè)量
而對(duì)于很多高速的串行總線信號(hào)來(lái)說(shuō),由于時(shí)鐘信息嵌入在數(shù)據(jù)流里,所以需要測(cè)量設(shè)備有相應(yīng)的時(shí)鐘恢復(fù)功能(可能是硬件的也可能是軟件的),能夠先從數(shù)據(jù)流里提取出時(shí)鐘,然后以這個(gè)時(shí)鐘為基準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)比特進(jìn)行疊加才能形成眼圖。因此,很多高速串行數(shù)字信號(hào)的眼圖測(cè)試通常需要該示波器或測(cè)量設(shè)備有相應(yīng)的時(shí)鐘恢復(fù)功能。下圖是個(gè)對(duì)串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行軟件時(shí)鐘恢復(fù)的例子。
真正意義的眼圖是以時(shí)鐘為基準(zhǔn)進(jìn)行疊加的:眼圖測(cè)量的根本目的是判斷該數(shù)據(jù)信號(hào)相對(duì)于其時(shí)鐘信號(hào)(可能是專門的時(shí)鐘通道也可能是內(nèi)嵌的時(shí)鐘信息)的建立/保持時(shí)間窗口、采樣時(shí)的信號(hào)幅度等參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,所以眼圖測(cè)量一定是要以其參考時(shí)鐘為基準(zhǔn)進(jìn)行信號(hào)疊加才有意義。有時(shí)用數(shù)據(jù)信號(hào)自身的邊沿觸發(fā)進(jìn)行自然疊加也能形成類似眼圖的形狀,但這不是真正意義上的眼圖。 湖南眼圖測(cè)量
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