河南眼图测量信号完整性测试

眼图

在实际系统中，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。眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形，它包含了丰富的信息，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。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。 眼图参数有很多，如眼高、眼宽、眼幅度、眼交叉比、“1”电平，“0”电平，消光比，Q因子，平均功率等；河南眼图测量信号完整性测试

眼图位置的选择：当数字信号进行波形或者比特叠加后，形成的不只是一个眼图，而是一个个连续的眼图。如果叠加的波形或者比特数量足够，这些眼图都是很相似的，因此可以对其中任何一个眼图进行测量。下图显示的是叠加形成的多个连续的眼图，可以看到每个眼图都是很相似的。通常情况下，为了测量的方便，一般会调整时基刻度使得屏幕上只显示一个完整的眼图。

另外要注意的一点是，在眼图测量时被测件只有发出尽可能随机的数据流才能形成真实的眼图，如果数据流里的数据是长0、长1、时钟码型或者其它一些规则的码型，有可能形不成眼图或者形成的眼图不全。下图就是一个不完整的眼图，数据流里面缺少了长0的码型。 测量眼图测量多端口矩阵测试眼图交叉比，是测量交叉点振幅与信号“1”及“0”位准之关系；

对于眼图的概念，有以下几点比较重要：

眼图是波形的叠加：眼图的测量方法不是对单一波形或特定比特位置的波形参数进行测量，而是把尽可能多的波形或比特叠加在一起，这样可以看到信号的统计分布情况。只有差的信号都满足我们对于信号的基本要求，才说明信号质量是可以接受的。波形需要以时钟为基准进行叠加：眼图是对多个波形或bit的叠加，但这个叠加不是任意的，通常要以时钟为基准。

对于很多并行总线来说，由于大部分都有专门的时钟传输通道，所以通常会以时钟通道为触发，对数据信号的波形进行叠加形成眼图，一般的示波器都具备这个功能。

抖动，描述了信号的水平波动，即信号的某特定时刻相对于其理想时间位置上的短期偏离，

示波器观测到的抖动如下图所示。图中为抖动大的眼图的交点，其直方图是一个像素宽的交点块投射到时间轴上的投影。理想情况下应该为一个点，但由于码元的水平波动，导致其形成了一个区域。

器件生成的固有抖动称为抖动输出。其主要来源可以分为两个：随机抖动(RJ)和确定性抖动(DJ)，其中确定性抖动(Deterministic Jitter)又可以分为周期性抖动（Periodic Jitter）、占空比失真（Duty Cycle Distortion）、码间干扰（Inter-Symbol Interference）和串扰。DCD源自时钟周期中的不对称性。ISI源自由于数据相关效应和色散导致的边沿响应变化。PJ源自周期来源的电磁捡拾，如电源馈通。串扰是由捡拾其它信号导致的。DJ的主要特点是，其峰到峰值具有上下限。DCD和ISI称为有界相关抖动，Pj和串扰称为不相关有界抖动，而RJ称为不相关无界抖动。另外，抖动分布是RJ和DJ概率密度函数的卷积。 Q因子可以综合反映眼图的质量，Q因子越高，眼图的质量就越好，信噪比就越高。

克劳德高速数字信号测试实验室

眼图测试噪声和抖动

由于噪声和抖动，眼图上的空白区域变小。眼图在除去抖动和噪声的基础上，眼图上空白的区域在横轴上的距离称为眼宽(Eye Width)，在眼图上叠加的数据足够多时，眼宽很好的反映了传输线上信号的稳定时间；同理，眼图上空白的区域在纵轴上的距离称为眼高(Eye Height)，在眼图上叠加的数据足够多时，眼高很好的反映了传输线上信号的噪声容限，同时，眼图中眼高比较大的地方，即为比较好判决时刻。 高速接口物理层（PHY）眼图测量的手持式分析器；河南眼图测量信号完整性测试

品质因子又称为Q因子是用于测量眼图信噪比的参数。Q因子是在比较好判决门限下信号功率和噪声功率的比值；河南眼图测量信号完整性测试

对于通用的串行信号，时钟是内嵌的，这时需要仪器从串行信号中恢复时钟，以恢复的 时钟为基准来形成眼图，

眼图分析与误码率分析有什么不同？

1、相对于误码率的测量，眼图测量既迅速又容易。

2、眼图能够提供更深层次的诊断信息。

3、眼图可以显示数字信号的整体品质。

4、能够进行子系统和组件的眼图分析（BER测试是一个系统级的测试）。

眼图如何反映信号的品质或质量呢？

（1）眼图显示被测信号的综合特征：上升时间和下降时间；过冲；下冲和振铃；占空比;抖动和噪声。

（2）眼图张开越大，表明对噪声和抖动的容许误差越大：

（3）眼图张开越大，表明接收器判断信号的准确度越好；

（4）眼顶、眼底和转换区域宽表明接收器判断信号的准确度变差; 河南眼图测量信号完整性测试