網站首頁 > 視頻課堂 > 測試與測量 >

眼圖分析與測量詳解

發布時間:2018-02-07視頻時長:04:56我要評論(0)
提示:您的Flash Player版本過低,請點此進行播放器升級

視頻列表 (0/0)

主題視頻: 示波器

視頻簡介

李軍

很多工程師都知道高速信號需要測量眼圖。那眼圖代表著什么? 該如何分析眼圖的好與壞?以及從眼圖各種形狀上,我們能知道哪些信息呢?現代的眼圖分析軟件又有哪些新的功能?今天有請是德科技示波器專家李軍給大家解答。

首先我們先了解關于眼圖的基本知識

1、為什么要關注眼圖

數字信號的眼圖中包含了豐富的信息,可以體現數字信號的整體特征,能夠很好地評估數字信號的質量,因而眼圖的分析是數字系統信號完整性分析的關鍵之一。

2、眼圖的形成

眼圖實際上就是數字信號的一系列不同二進制碼按一定的規律在示波器屏幕上累積后的顯示,簡單地說,由于示波器具有余輝功能,只要將捕獲的所有波形按每三個比特分別地疊加累積 (如上圖所示),從而就形成了眼圖。

3、眼圖和實時波形的區別

實時波形能夠反映波形的細節,如觀察上升/下降邊沿、過沖、單調性等。
眼圖能夠體現信號的整體特征。
實時波形很好,可以說明信號品質沒有問題嗎?不一定,只能代表某些比特。
眼圖很好,可以說明信號品質沒有問題嗎?當然可以。代表整體。

4、眼圖的衡量指標

在對于一個眼圖進行好和壞的評估時,通常都有一些常見的衡量指標,比如眼高,眼寬,抖動,占空比等,如上圖。通過對眼睛不同部位的表征,可以快速地判斷和定性信號的問題。比如眼圖跳變沿交叉點的上下區域可以代表占空比,如果上下區域比例不對稱,則代表占空比的結果可能存在問題。

有時候為了能簡單直觀地判斷眼圖指標是否符合要求,可以將規范定義的要求制作成一個模板,然后通過示波器來調用,便可以直接觀察到眼圖是否有接觸到模板。如果沒有接觸到則表示眼圖的指標符合規范要求,同樣如果有接觸到模板,也可以根據接觸的位置針對性的改善。不需要像傳統的測試方法去一一地測量眼圖指標了。

5、眼圖反映了信號的完整性

不同的眼圖可以反映不同的信號質量,對于有經驗的工程師可以從眼圖上發現信號是否存在阻抗不匹配導致的反射,以及某種抖動成分偏大,甚至知道如何來優化眼圖質量。總體來說:

眼圖的張開度與抖動和BER相關聯;
眼圖張開越大,表明對噪聲和抖動的容許誤差越大;
眼圖張開越大,表明接收器判斷靈敏度越好;
眼頂、眼底和轉換區域寬表明接收器判斷靈敏度降低
再來進一步了解關于眼圖的測量技術

6、眼圖與存儲深度

通常眼圖是由若干個比特(UI)組成,考慮到眼圖測試的精度和穩定性,一般都要求累積到足夠的UI數再分析,這個就涉及到示波器的存儲深度。越高的存儲深度,示波器一次分析的UI數就會越多,測試結果也就越精準。因此在測量高速信號的眼圖和抖動中,盡量采用高的存儲深度。當然存儲深度越高,示波器的分析速度相對也會變慢。

下圖是Keysight實時示波器動態顯示實時眼圖的累積情況。眼圖的左上角會顯示累積的UI數以及示波器捕獲的波形數。

滿足等式:UI數 = 存儲深度/采樣率*信號速率*波形數

7、實時的眼圖表現

另外,眼圖既然是實時波形的疊加,對于眼圖的分析也應該具有實時性。下圖是Keysight實時示波器測出的眼圖,在示波器窗口中能看到上半部窗口是實時波形的顯示,下半部窗口是實時眼圖的顯示。這種同步實時性的顯示功能可以讓工程師更直觀地對波形和眼圖進行觀察,更好地進行分析和調試工作。這種功能也是作為儀器廠商目前唯一支持的。

8、快速眼圖的測量 (一鍵式眼圖測量)

當我們需要測量眼圖時,需要先進行一系列的設置后才能形成波形的眼圖,比如波形的大小調整、信號速率的設定以及閾值的設定等。對于一些關心測試效率或者需要做大量的信號眼圖測試的用戶來說,他們更希望可以最簡單化地進行眼圖的測量,不用因為信號速率或者幅度不同每次都要重新進行眼圖設置。是德科技示波器的軟件不斷創新和優化,增加了非常多的人性化功能。對于眼圖的測量,我們只需要通過鼠標或者觸摸屏控制,一鍵式點擊就可以快速地基于實時波形形成出眼圖,為用戶提供了非常便捷地方式。

下圖是我們針對一個10Gbps的高速信號,進行快速眼圖測量,當波形顯示出來后,只要點擊Analyze菜單下面的“Quick Eye Diagrams”就可以快速地形成信號的眼圖。

9、Eye Contour 誤碼率眼圖
 
現在對高速信號的眼圖測量要求越來越高,以前工程師在測量眼圖的時候,可能在捕獲時間上有多有少的自行定義,來看眼睛的高度和寬度或者抖動等。現在很多的接口規范開始要求在一定誤碼率下來評估眼高和眼寬等,比如在OIF-CEI的標準里對28Gbps信號的眼高眼寬要求,就定義在1e-15的誤碼率下。

下圖是使用Keysight示波器對V by One的信號進行眼圖測量,該總線規范也要求了誤碼率1e-9下的眼圖。在下面的眼圖結果中可以看到不同誤碼率下的眼圖輪廓,紅色線就是誤碼率1e-9的眼圖輪廓。

Keysight Infiniium示波器在v5.60固件版本后增加了Eye Contour(眼圖輪廓)的功能,通過示波器捕獲一定數量比特的數據,就可以分析描繪出不同誤碼率下的眼圖輪廓。Eye Contour技術跟我們測量總體抖動差不多,也是采用Dual-Dirac雙狄拉克模型。以測量出的實時眼圖的中心為原點,然后對眼圖進行多方位對角分割,計算出眼圖在每條分割線的直方圖,再通過對直方圖的尾部進行擬合,就推算出更多樣本數的分布,從而得到每條分割線上的不同誤碼率下的結果,最后將不同誤碼率下的結果分別地用線描繪在一起就得出了各個誤碼率的眼圖輪廓。

10、Multi-Channel Eye Measurement(多通道眼圖測量)

Keysight Infiniium示波器新的用戶操作界面具有非常強大的功能,在眼圖的測試中,能夠同時對多通道的信號進行眼圖測量,使得測試效率得到進一步提升。下圖是采用Keysight S系列示波器同時對4路VBO信號進行眼圖測量,另外也可以對波形和眼圖進行自定義顯示和窗口的調整,非常具有人性化的特點。這種Multi-Channel Eye Measurement 多通道眼圖測量功能目前也只有Keysight的示波器支持。 

更多信息,進入無線射頻測試、微波測量專欄

猜您關注

晚秋和值谜历史记录