最早接触眼图这个概念是在通信原理的课上,眼图这个一般可能高速信号上关注的较多,特别是一些示波器上可能有一些协议眼图模板,通常说的就是眼高眼宽要大,不能压模板,压了模板可能会有误码。那么关于眼图,我们主要看些什么。
眼图的形成
眼图实际上就是大量信号叠加形成像眼睛一样的波形,对于示波器来说,每一屏抓取的信号点数是有限的,而这些抓取的信号数量相对于数据本身基本可以忽略不计,从这上面也很难观察到信号在长期传输过程中的状态。
对于系统来说,系统是需要长期稳定工作的,通过示波器单纯的抓取一屏信号进行分析,由于样本量的时间长度非常小,不具有代表性,就拿误码率来说,一般系统要求的概率就是E-9起步,也就是说测量时间越短,就越难发现问题。因此才会引入眼图这个概念,通过对信号反复进行叠加,我们也就抓取了很长时间的一段信号,结果也就更具有代表性,而观察眼图,则能看出来信号在链路上传输时的整体特征。
一个完整的眼图是需要包括’000’~'111’的所有码型的,如下所示:
而码型的缺失就会造成眼图的缺失:
以此为类比,眼睛张开的幅度不够高,眼睛两边不够宽都代表着不同的信号状态。
眼图各参数定义
如下所示:
- 过零点失真
指的是信号在信号横轴附近交点的位置的一个变化范围,该范围越大,也说明我们信号抖动越大,该参数对于需要对信号较差点进行判决采样的系统有较大的影响,比如说一些差分信号,时钟等; - 对定时误差的灵敏度
指的是眼框的斜率,斜率越大,对位定时误差越敏感。斜率越大,也就是信号变化的时间差越短,对于抽样信号精度要求也更高,当抽样信号出现延时或者提前时,更有可能采到下一个或者上一个信号电平上去。另一角度,该部分可以认为是我们信号的上升与下降沿; - 噪声容限
这个可以和判决门限拉通来看,当信号越过噪声容限的时候,其实也就是越过了判决门限,这个时候信号就可能发生误判; - 判决门限
信号的判决门限电平,相当于Vih、Vil; - 最佳抽样时刻
这个时候眼睛最高,是眼睛张开幅度最大的时刻,在这个时刻采样误码率也是最低的; - 抽样失真
表示的是信号抽样时信号本身受到干扰的畸变程度,该部分越厚说明干扰越大。
总结
眼图实际上就是大量波形长时间的叠加,除了可对波形的信号质量进行分析外,由于包含了系统一段时间的工作状态的信息量,还能对系统整体的稳定性,信号抖动,噪声干扰等进行分析。更复杂的,这其中就还包括消光比,Rise & Fall time,jitter,眼交叉比,平均功率,Q因子等。
以Q因子为例:
其代表了眼图的信噪比参数,定义为信号功率与噪声功率的比值:
Ptop代表了信号为‘1’的平均值,Pbase代表了信号为‘0’的平均值,其差为眼幅度;‘1’信号噪声的有效值σ1,‘0’信号噪声的有效值σ0,其和为信号噪声有效值。Q因子就类似于信号幅度与噪声幅度的比值。