PCI-E测试眼图测量一致性测试

眼图概念

数字信号的眼图包含丰富的信息，体现了数字信号的整体特征，能够很好地评估数字信 号的整体品质。

用眼图来分析串行信号是一种非常好的方法。有人误解眼图和模板，认为是串行信号物理层指标之一，其实不是。这是种非常好的方法， 不以至于很多规范都规定了模板，实际上这是必须的。

眼图是各种数据码型累计在一起的综合结果，

眼图的准确形成涉及参考时钟。对于源同步信号，可以以源同步时钟或从源同步时钟中 通过锁相环提取的时钟来形成眼图， 眼图上升时间和下降时间；PCI-E测试眼图测量一致性测试

眼图中的“1”电平（ top P）与“0”（ base P ）电平即是表示逻辑为1 或0 的电压位准值，实际中选取眼图中间的20% UI 部分向垂直轴投影做直方图，直方图的中心值分别为“1”电平和“0”电平。

眼幅度表示“1”电平信号分布与“0”电平信号分布平均数之差，其测量是通过在眼图位置附近区域（通常为零点交叉时间之间距离的20%）分布振幅值进行的。

眼宽反映信号的总抖动，即是眼图在水平轴所开的大小，其定义为两上缘与下缘交汇的点（Crossing Point）间的时间差。交叉点之间的时间是基于信号中的两个零交叉点处的直方图平均数计算而来，每个分布的标准偏差是从两个平均数之间的差值相减而来。

眼高即是眼图在垂直轴所开的大小，它是信噪比测量，与眼图振幅非常相似。 PCI-E测试眼图测量一致性测试测试中眼图能用来做什么？

眼图测试中的时钟恢复

眼图测试和分析关键之处是时钟恢复。现代的宽带示波器一般提供多种时钟恢复方式 以供选择，如下所述。

(1) 常频方式，类似于平均处理，适用于测量时钟抖动、扩频信号等测试。

(2) 黄金锁相环(Golden PLL), 一般支持一级或二级PLL,参数可以随意设置，适用 于测试串行信号。

(3) 外时钟恢复方式，适用于源同步信号的测试(如HDMI) 。

(4) 特殊方式，例如PCI Express> Fibre-Channel时钟恢复方式。

测试串行信号常用的是Golden PLL方法，要根据具体规范的CDR响应曲线选择一级 或二级锁相环，仔细设置时钟恢复参数。下面以SATA3为例介绍时钟恢复参数的设置，

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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。 示波器眼图的概念和具体测试方法；

眼图测试分析

波形参数测试是数字信号质量评估常用的测量方法，但是随着数字信号速率的提高，靠幅度、上升时间等的波形参数的测量方法越来越不适用了

一个5Gbps的信号来说，由于受到传输通道的损耗的影响，不同位置的信号的幅度、上升时间、脉冲宽度等都是不一样的。不同的操作人员在波形的不同位置测量得到的结果也是不一样的。

因此我们必须采用别的方法对于信号的质量进行评估，对于高速数字信号来说常用的就是眼图的测量方法

所谓眼图，实际上就是高速数字信号不同位置的数据比特按照时钟的间隔叠加在一起自然形成的一个统计分布图。

眼图的形成过程。我们可以看到，随着叠加的波形数量的增加，数字信号逐渐形成了一个个类似眼睛一样的形状，我们就把这种图形叫做眼图。

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而对于很多高速的串行总线信号来说，由于时钟信息嵌入在数据流里，所以需要测量设备有相应的时钟恢复功能（可能是硬件的也可能是软件的），能够先从数据流里提取出时钟，然后以这个时钟为基准对数据比特进行叠加才能形成眼图。因此，很多高速串行数字信号的眼图测试通常需要该示波器或测量设备有相应的时钟恢复功能。下图是个对串行数据流进行软件时钟恢复的例子。

真正意义的眼图是以时钟为基准进行叠加的：眼图测量的根本目的是判断该数据信号相对于其时钟信号（可能是专门的时钟通道也可能是内嵌的时钟信息）的建立/保持时间窗口、采样时的信号幅度等参数满足标准要求，所以眼图测量一定是要以其参考时钟为基准进行信号叠加才有意义。有时用数据信号自身的边沿触发进行自然叠加也能形成类似眼图的形状，但这不是真正意义上的眼图。 PCI-E测试眼图测量一致性测试

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