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什么是眼图#xff1f;它用在什么场合#xff1f;反映了波形的什么信息#xff1f;NI相应的解决方案是怎样的#xff1f;
解答:
眼图#xff08;Eye Diagram#xff09;可以显示出数字信号的传输质量#xff0c;经常用于需要对电子设备、芯片中串行数字信号或者…问题:
什么是眼图它用在什么场合反映了波形的什么信息NI相应的解决方案是怎样的
解答:
眼图Eye Diagram可以显示出数字信号的传输质量经常用于需要对电子设备、芯片中串行数字信号或者高速数字信号进行测试及验证的场合归根结底是对数字信号质量的一种快速而又非常直观的观测手段。消费电子中芯片内部、芯片与芯片之间经常用到高速的信号传输如果对应的信号质量不佳将导致设备的不稳定、功能执行错误甚至故障。眼图反映的是数字信号受物理器件、信道的影响工程师可以通过眼图迅速得到待测产品中信号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 对于数字信号其高电平与低电平的变化可以有多种序列组合。以3个bit为例可以有000-111共8中组合在时域上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。对于测试仪器而言首先从待测信号中恢复出信号的时钟信号然后按照时钟基准来叠加出眼图最终予以显示。 图1. 眼图的形成 2 眼图中包含的信息 Ø 对于一幅真实的眼图如图2首先我们可以看出数字波形的平均上升时间(Rise Time)、下降时间(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。 图2. 电平变换参数 Ø 信号不可能每次高低电平的电压值都保持完全一致也不能保证每次高低电平的上升沿、下降沿都在同一时刻。如图3由于多次信号的叠加眼图的信号线变粗出现模糊(Blur)的现象。所以眼图也反映了信号的噪声和抖动在纵轴电压轴上体现为电压的噪声(Voltage Noise)在横轴时间轴上体现为时域的抖动(Jitter)。 图3. 噪声和抖动 Ø 由于噪声和抖动眼图上的空白区域变小。如图4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最大的地方即为最佳判决时刻。 图4. 眼高和眼宽 Ø 数字信号在采样前后需要有一定的建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)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如图5.1中的绿色部分。所以我们可以得知最早的采样时刻和最晚的采样时刻如图5.1和5.2所示。 图5.1采样和判决a 图5.2采样和判决b Ø 在最佳采样时刻采样的误码率是最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)。 图6. Bathtub Curve Ø 在实际测试时为了提高测试效率经常使用到的方法是Mask Testing。即根据信号传输的需求在眼图上规定一个区域如图7中的菱形区域要求左右的信号全部出现在这个区域之外一旦菱形区域内有出现信号则宣布测试未通过。
