数字信号眼图测量检查

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。 眼图如何反映信号的品质或质量呢？数字信号眼图测量检查

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。 数字信号眼图测量检查眼图宽度（眼宽）的定义;

眼图概念

眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称 为 “眼图”。从“眼图”上可 以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。

眼图抖动的定义

眼图抖动测量交叉点的时间位置的变化，测量使用启用色度余辉功能时创建的数据库， 如图7.54所示。可创建水平时间直方图，以确定交叉点的位置。交互式过程用于收缩直方图 窗口，以确定交叉点及变化。抖动可按以下两种格式表示：峰■峰或RMSo这两个值均基于交 叉点的标准偏差。

眼图品质因数的定义

品质因数是指眼图的品质因数，它等于垂直眼图张开度与高电压电平和低电压电平处的噪声和之比，测量使用启用色度余辉功能时创建的数据库，如图7-55所示。垂直直方图是由落入定义眼图的窗口内的波形数据构成的。您可利用它找到-叩、外胱及波顶与波底电压的标准偏差。 眼图是什么？如何在示波器设置眼图？

低速信号的眼图：很多速率不太高的总线也可以做眼图测量，但由于数据比特较宽，上升时间相对于数据比特宽度占的比例很小，所以一些低速数字信号的眼图可能比较方正或者比较规整，看起来不太象眼睛，但从物理含义上说这仍然是一种眼图。

眼图测量中需要叠加的波形或比特的数量：在眼图测量中，叠加的波形或比特的数量不一样，可能得到的眼图结果会有细微的差异。由于随机噪声和随机抖动的存在，叠加的波形或比特数量越多，则眼的张开程度会越小，就越能测到恶劣的情况，但相应的测试时间也会变长。为了在测量结果的可靠性以及测量时间上做一个折衷，有些标准会规定眼图测量需要叠加的波形或比特数量，比如需要叠加1000个波形或者叠加1M个比特等。 矢量网络分析仪的眼图测量及参数提取方法；数字信号眼图测量检查

眼图交叉比，是测量交叉点振幅与信号“1”及“0”位准之关系；数字信号眼图测量检查

眼高和眼宽

数字信号在采样前后，需要有一定的建立时间(SetupTime)和保持时间(HoldTime)，数字信号在这一段时间内应保持稳定，才能保证正确采样，如图5.1中蓝色部分。而对于输入电平的判决，需要高电平的电压值高于输入高电平VIH，低电平的电压值地与输入低电平VIL，绿色部分。所以，我们可以得知比较早的采样时刻和比较晚的采样时刻

在比较好采样时刻，采样的误码率是比较低的，而随着采样时刻向时间轴两侧的移动，误码率不断增大，如图6所示。所以工程上也经常画出信号采样周期内误码率的变化曲线，称为澡盆曲线(Bathtub Curve)。 数字信号眼图测量检查