系统性能
当接收信号同时受到码间串扰和噪声的影响时,系统性能的定量分析较为困难,一般可以利用示波器,通过观察接收信号的“眼图”对系统性能进行定性的、可视的估计。由眼图可以观察出符号间干扰和噪声的影响,具体描述如下:
眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息:可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱,有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响,评价一个基带系统的性能优劣;可以指示接收滤波器的调整,以减小码间串扰,如:
眼图的“眼睛”张开的大小反映着码间串扰的强弱。“眼睛”张的越大,且眼图越端正,表示码间串扰越小;反之表示码间串扰越大。当存在噪声时,噪声将叠加在信号上,观察到的眼图的线迹会变得模糊不清。若同时存在码间串扰 ,“眼睛”将张开得更小。与间串扰时的眼图相比,原来清晰端正的细线迹,变成了比较模糊的带状线,而且不很端正。噪声越大,线迹越宽,越模糊;码间串扰越大,眼图越不端正。 在DDR4的 眼图测试分析;PCI-E测试眼图测量销售
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。 PCI-E测试眼图测量销售品质因子又称为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;
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
器件生成的固有抖动称为抖动输出。其主要来源可以分为两个:随机抖动(RJ)和确定性抖动(DJ)。可以把抖动看作从理想定时位置的、逻辑转换的定时变化,如图2中的直方图所示。这一分布显示了被不同抖动源模糊的理想定时位置。抖动分布是RJ和DJ概率密度函数的卷积。随机抖动源自各种随机流程,如热噪声和散粒噪声,其假设遵守高斯分布,如图3a所示。由于高斯分布的尾部扩展到无穷大,RJ的峰到峰值没有边界,而RJ的均方根则收敛到高斯分布的宽度上。
( 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 )眼图中间的横轴位置应对应判决门限电平。
( 5 )在抽样时刻上,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。 如何由眼图分析信号?
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。 示波器眼图的形成原理;PCI-E测试眼图测量销售
分析波形和分析眼图有何区别?PCI-E测试眼图测量销售
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。 PCI-E测试眼图测量销售
眼图高度(眼高)的定义 眼图高度即眼高,是测量眼图的垂直开口高度,测量使用启用色度余辉功能时创建的数据库,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。可利用垂直直方图找到九p、外以,以及波顶电压与波底电压的标准偏差。 其中,为垂直直方图的波顶峰值的平均电压;/叩为垂直直方图的波顶峰值的标准偏差;■base为垂直直方图的波底峰值的平均电压;債防。为垂直直方图的波底峰值的标准偏差。 眼图宽度(眼宽)的定义 眼图宽度即眼宽,是测量眼图的水平开口大小,测量使用启用色度余辉功能时创建的数据库,水平直方图由落入/理和Lse定义的窗口内的波形数据创建。可以利用水平直方图找...