眼图(eye diagram)测试-电性能测试

日期:2021-11-02 17:11:10浏览量:4747标签:电性能测试眼图测试

眼图测试是用来测试信号品质优劣的一种测试,数字信号的眼图中包含了丰富的信息,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。

眼图的形成

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。示波器一般测量的信号是一些位或某一段时间的波形,更多的反映的是细节信息,而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征。

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。

眼图(eye diagram)测试-电性能测试

什么是眼图测试?

简单来说,眼图是在示波器的横轴上把一串串比特周期叠加,形成眼样波形。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,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,从而就形成了眼图。

眼图测试方法

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,可以最直观地描述高速数字信号的质量与性能。

传统眼图测量方法用中文来理解是8个字:“同步触发+叠加显示”,现代眼图测量方法用中文来理解也是8个字:“同步切割+叠加显示”。两种方法的差别就4个字:触发、切割,传统的是用触发的方法,现代的是用切割的方法。“同步”是准确测量眼图的关键,传统方法和现代方法同步的方法是不一样的。“叠加显示”就是用模拟余辉的方法不断累积显示。传统的眼图方法就是同步触发一次,然后叠加一次。每触发一次,眼图上增加了一个UI,每个UI的数据是相对于触发点排列的,每触发一次眼图上只增加了一个比特位。

眼图与性能的关系

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。与无码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。

理论分析得到如下几条结论在实际应用中要以此为参考从眼图中对系统性能作一论述:

(1)最佳抽样时刻应 在 "眼睛" 张开最大的时刻。

(2)对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。斜率越大对定时误差就越灵敏。

(3)在抽样时刻上眼图上下两分支阴影区的垂直高度表示最大信号畸变。

(4)眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平。

(5)在抽样时刻上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。

(6)对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小表示零点位置的变动范围这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响。

眼图如何判断

在实际测试时,为了提高测试效率,经常使用到的方法是Mask Testing。即根据信号传输的需求,在眼图上规定一个区域(如图中的菱形区域),要求左右的信号全部出现在这个区域之外,一旦菱形区域内有出现信号,则宣布测试未通过。

眼图判断.jpg

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