问题:
什么是眼图?它用在什么场合?反响了波形的什么信息?

解答:

眼图(Eye Diagram)可以显示出数字旗子暗记的传输质量,常常用于须要对电子设备、芯片中串行数字旗子暗记或者高速数字旗子暗记进行测试及验证的场合,归根结底是对数字旗子暗记质量的一种快速而又非常直不雅观的不雅观测手段。消费电子中,芯片内部、芯片与芯片之间常常用到高速的旗子暗记传输,如果对应的旗子暗记质量不佳,将导致设备的不稳定、功能实行缺点,乃至故障。眼图反响的是数字旗子暗记受物理器件、信道的影响,工程师可以通过眼图,迅速得到待测产品中旗子暗记的实测参数,并且可以预判在现场可能发生的问题。
1 眼图的形成
对付数字旗子暗记,其高电平与低电平的变革可以有多种序列组合。以3个bit为例,可以有000-111共8中组合,在时域年夜将足够多的上述序列按某一个基准点对齐,然后将其波形叠加起来,就形成了眼图。如图1。对付测试仪器而言,首先从待测旗子暗记中规复出旗子暗记的时钟旗子暗记,然后按照时钟基准来叠加出眼图,终极予以显示。
图1. 眼图的形成
2 眼图中包含的信息
对付一幅真实的眼图,如图2,首先我们可以看出数字波形的均匀上升韶光(Rise Time)、低落韶光(Fall Time)、上冲(Overshoot)、下冲(Undershoot)、门限电平(Threshold/Crossing Percent)等基本的电平变换的参数。(基本观点见后文)
图2. 电平变换参数
旗子暗记不可能每次高低电平的电压值都保持完备同等,也不能担保每次高低电平的上升沿、低落沿都在同一时候。如图3,由于多次旗子暗记的叠加,眼图的旗子暗记线变粗,涌现模糊(Blur)的征象。以是眼图也反响了旗子暗记的噪声和抖动:在纵轴电压轴上,表示为电压的噪声(Voltage Noise);在横轴韶光轴上,表示为时域的抖动(Jitter)。
图3. 噪声和抖动
由于噪声和抖动,眼图上的空缺区域变小。如图4,在撤除抖动和噪声的根本上,眼图上空缺的区域在横轴上的间隔称为眼宽(Eye Width),在眼图上叠加的数据足够多时,眼宽很好的反响了传输线上旗子暗记的稳定韶光;同理,眼图上空缺的区域在纵轴上的间隔称为眼高(Eye Height),在眼图上叠加的数据足够多时,眼高很好的反响了传输线上旗子暗记的噪声容限,同时,眼图中眼高最大的地方,即为最佳讯断时候。
图4. 眼高和眼宽
数字旗子暗记在采样前后,须要有一定的建立韶光(Setup Time)和保持韶光(Hold Time),数字旗子暗记在这一段韶光内应保持稳定,才能担保精确采样,如图5.1中蓝色部分。而对付输入电平的讯断,须要高电平的电压值高于输入高电平VIH,低电平的电压值低于输入低电平VIL,如图5.1中的绿色部分。以是,我们可以得知最早的采样时候和最晚的采样时候如图5.1和5.2所示。
图5.1采样和讯断a
图5.2采样和讯断b
在最佳采样时候,采样的误码率是最低的,而随着采样时候向韶光轴两侧的移动,误码率不断增大,如图6所示。以是工程上也常常画出旗子暗记采样周期内误码率的变革曲线,称为澡盆曲线(Bathtub Curve,也有称浴盆曲线)。
图6. Bathtub Curve
在实际测试时,为了提高测试效率,常常利用到的方法是Mask Testing。即根据旗子暗记传输的需求,在眼图上规定一个区域(如图7中的菱形区域),哀求旁边的旗子暗记全部涌如今这个区域之外,一旦菱形区域内有涌现旗子暗记,则宣告测试未通过。
图7. Mask Testing
下面补充几个基本观点(参考图8、图9所示):
上升韶光:上升韶光是指旗子暗记从逻辑低电平(0)到逻辑高电平(1)所花的韶光,在工程领域一样平常规定输出脉冲从10%上升到90%的韶光。
低落韶光:低落韶光是指旗子暗记从逻辑高电平(1)到逻辑高电平(0)所花的韶光,在工程领域一样平常规定输出脉冲从90%低落到10%的韶光。
图8 上升与低落韶光
过冲:吸收端吸收旗子暗记第一个峰值或谷值超过设定电压值,对付上升沿是指的第一个峰值超过最大电压,对付低落沿是指第一个谷值超过最小电压;
下冲:相对付过冲,是第二个峰值或谷值超过设定电压,对付上升沿是指的是第二个谷值,对付低落沿便是第二个峰值超过设定电压值。
图9 数字旗子暗记测试图示
建立韶光(Tsu):时钟上升沿到来之前,输入端数据已经到来并稳定持续的韶光间隔。
保持韶光(Thd):时钟上升沿到来之后,输入端数据连续保持稳定并持续的韶光间隔。
时钟周期(Tclk):Tclk = Tsu + Thd。
图10 建立韶光与保持韶光图示









