在實際數(shù)字互連系統(tǒng)中,完全消除碼間串擾是十分困難的,而碼間串擾對誤碼率的影響目前尚無法找到數(shù)學上便于處理的統(tǒng)計規(guī)律,還不能進行準確計算。為了衡量基帶傳輸系統(tǒng)的性能優(yōu)劣,在實驗室中,通常用示波器觀察接收信號波形的方法來分析碼間串擾和噪聲對系統(tǒng)性能的影響,這就是眼圖分析法。如果將輸入波形輸入示波器的Y軸,并且當示波器的水平掃描周期和碼元定時同步時,適當調整相位,使波形的中心對準取樣時刻,在示波器上顯示的圖形很象人的眼睛,因此被稱為眼圖(EyeMap)。PCB設計中眼圖到底有什么用?湖南眼圖測量PCI-E測試
分析實際眼圖,再結合理論,一個完整的眼圖應該包含從“000”到“111”的所有狀態(tài)組,且每一個狀態(tài)組發(fā)生的次數(shù)要盡量一致,否則有些信息將無法呈現(xiàn)在屏幕上,八種狀態(tài)形成的眼圖
由上述的理論分析,結合示波器實際眼圖的生成原理,可以知道一般在示波器上觀測到的眼圖與理論分析得到的眼圖大致接近(無串擾等影響),
如下所示:如果這八種狀態(tài)組中缺失某種狀態(tài),得到的眼圖會不完整,如下所示:
眼圖中通常顯示的是1.25UI的時間窗口,眼圖的形狀各種各樣,通過眼圖的形狀特點可以快速地判斷信號的質量。可以根據(jù)眼圖的相關參數(shù)來判別眼圖的好壞,從而可以衡量系統(tǒng)的性能。眼圖相關的參數(shù)有很多,如眼高、眼寬、眼幅度、眼交叉比、“1”電平,“0”電平,消光比,Q因子,平均功率等,各個參數(shù)如下圖中所示: 湖南眼圖測量PCI-E測試眼睛張開度與誤碼率的關系;
信號上升時間與下降時間
一般測量上升及下降時間是以眼圖占20%~80%的部分為主,其中上升時間如下圖,分別以左側交叉點左側(20%)至右側(80%)兩塊水平區(qū)間作此傳遞信號上升斜率時間之換算,計算公式如下:
上升時間=平均(80%時間位準)-平均(20%時間位準)
由于時間位準20%及80%是與信號位準1 及0 有著相關性的。當然,如果上升時間愈短,即愈能表現(xiàn)出眼圖中間的白塊,即可傳遞的信號及容忍誤碼比率較好。
Q因子(QFactor)
Q因子是用于測量眼圖信噪比的參數(shù),它的定義是接收機在比較好判決門限下信號功率和噪聲功率的比值,可適用于各種信號格式和速率的數(shù)字信號,其計算公式如下:其中,“1”電平的平均值topP與“0”電平的平均值baseP的差為眼幅度,“1”信號噪聲有效值1s與“0”信號噪聲有效值0s之和為信號噪聲有效值。Q因子綜合反映眼圖的質量問題。Q因子越高,眼圖的質量就越好,信噪比就越高。Q因子一般受噪聲、光功率、電信號是否從始端到終端阻抗匹配等因素影響。一般來說,眼圖中1電平的這條線越細、越平滑,Q因子越高。在不加光衰減的情況下,發(fā)送側光眼圖的Q因子不應該小于12,接收測的Q因子不應該小于6
有問題眼圖的調試
當眼圖出現(xiàn)問題時,通過眼圖的參數(shù)可以定位一些問題所在,例如過沖/欠沖反映驅動能力和阻抗適配特征,以及幅度過低反映電壓幅度不足,等等。這些都是先觀察眼圖整體特征,再推導可能的問題所在。
對于抖動引起的問題往往不容易分析,可以利用示波器的解開眼圖工具和抖動分析工具,定位可能的問題所在。就是典型的抖動引起的問題,短時間內觀察眼圖很好,但一旦累積時間較長,就會岀現(xiàn)邊沿過模板的狀況。
眼圖有問題,即有信號進入模板時,就可以把眼圖展開,定位具體進入模板的信號波形。發(fā)現(xiàn)有8個波形進入模板,這時把眼圖展開,一個一個地具體瀏覽進入模板 的波形形狀,再分析可能的根源。 眼圖測量(硬件測試 信號質量測試);
眼圖測量誤碼率
在數(shù)字電路系統(tǒng)中,發(fā)送端發(fā)送出多個比特的數(shù)據(jù),由于多種因素的影響,接收端可能會接收到一些錯誤的比特(即誤碼)。錯誤的比特數(shù)與總的比特數(shù)之比稱為誤碼率,即Bit Error Ratio,簡稱BER。誤碼率是描述數(shù)字電路系統(tǒng)性能的重要的參數(shù)。在GHz比特率的通信電路系統(tǒng)中(比如Fibre Channel、PCIe、SONET、SATA),通常要求BER小于或等于 。誤碼率較大時,通信系統(tǒng)的效率低、性能不穩(wěn)定。影響誤碼率的因素包括抖動、噪聲、信道的損耗、信號的比特率等。 眼圖高度(眼高)的定義;湖南眼圖測量PCI-E測試
新的眼圖生成方法解決了觸發(fā)抖動問題;湖南眼圖測量PCI-E測試
眼圖概念
數(shù)字信號的眼圖包含豐富的信息,體現(xiàn)了數(shù)字信號的整體特征,能夠很好地評估數(shù)字信 號的整體品質。
用眼圖來分析串行信號是一種非常好的方法。有人誤解眼圖和模板,認為是串行信號物理層指標之一,其實不是。這是種非常好的方法, 不以至于很多規(guī)范都規(guī)定了模板,實際上這是必須的。
眼圖是各種數(shù)據(jù)碼型累計在一起的綜合結果,
眼圖的準確形成涉及參考時鐘。對于源同步信號,可以以源同步時鐘或從源同步時鐘中 通過鎖相環(huán)提取的時鐘來形成眼圖, 湖南眼圖測量PCI-E測試
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