广西眼图测量高速信号传输

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。

眼图的关键参数，眼幅度和眼高度；广西眼图测量高速信号传输

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。 贵州眼图测量系列在DDR4的 眼图测试分析；

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）比较好抽样时刻应 在 “眼睛” 张开比较大的时刻。

（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，表示比较大信号畸变。

（4）眼图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。

在误码率（BER）的测试中，码型发生器会生成数十亿个数据比特，并将这些数据比特发送给输入设备，然后在输出端接收这些数据比特。然后，误码分析仪将接收到的数据与发送的原始数据一位一位进行对比，确定哪些码接收错误，随后会给出一段时间内内计算得到的BER。考虑误码率测试的需要，我们以下面的实际测试眼图为参考，以生成BER图，

ER图是样点时间位置BER(t)的函数，称为BERT扫描图或浴缸曲线。简而言之，它是在相对于参考时钟给定的额定取样时间的不同时间t上测得的BER。参考时钟可以是信号发射机时钟，也可以是从接收的信号中恢复的时钟，具体取决于测试的系统。以上述的眼图为参考，眼睛张开度与误码率的关系以及其BER 眼图分析的数字滤波选取方法分析；

眼图测量平均功率通过眼图反映的平均功率，即是整个数据流的平均值。与眼图振幅测量不同，平均功率则是直方图的平均值。如果数据编码正常工作，平均功率应为总眼图振幅的50%

抖动抖动是在高速数据传输线中导致误码的定时噪声。如果系统的数据速率提高，在几秒内测得的抖动幅度会大体不变，但在位周期的几分之一时间内测量时，它会随着数据速率成比例提高，进而导致误码。因此，在系统中尽可能的减少这种相关抖动，提升系统总体性能。 抖动大的眼图的交点，直方图是一个像素宽的交点块投射到时间轴上的投影；贵州眼图测量系列

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；广西眼图测量高速信号传输

下面详细介绍一些复杂的概念，以帮忙理解眼图的性能。

（1）消光比（Extinction Ratio）消光比定义为眼图中“1”电平与“0”电平的统计平均的比值，其计算公式可以是如下的三种：

消光比在光通信发射源的量测上是相当重要的参数，它的大小决定了通信信号的品质。消光比越大，在接收机端会有越好的逻辑鉴别率；消光比越小，表示信号较易受到干扰，系统误码率会上升。

消光比直接影响光接收机的灵敏度，从提高接收机灵敏度的角度希望消光比尽可能大，有利于减少功率代价。但是，消光比也不是越大越好，如果消光比太大会使激光器的图案相关抖动增加。因此，一般建议实际消光比与比较低要求消光比大 0.5~1.5dB。 广西眼图测量高速信号传输

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