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眼图的基本概念,以及不带眼图功能的示波器如何测试眼图
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眼图的基本概念,以及不带眼图功能的示波器如何测试眼图

2022-12-27
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现今示波器的功能越来越强大,示波器已不只是简单的看波形,最近有很多客户想用示波器来测眼图,但预算有限,手头没有高端示波器(例如DPO7354C等),那么如何测眼图呢?

首先要了解,什么是眼图

"眼图就是象眼睛一样形状的图形。”眼图是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果,叠加后的图形形状看起来和眼睛很像,故名眼图。眼图上通常显示的是1.25UI的时间窗口。眼睛的形状各种各样,眼图的形状也各种各样。通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。


由于眼图是用一张图形就完整地表征了串行信号的比特位信息,所以成为了衡量信号质量的最重要工具,眼图测量有时侯就叫“信号质量测试(Signal Quality Test,SQ Test)”。 此外,眼图测量的结果是合格还是不合格,其判断依据通常是相对于“模板(Mask)”而言的。模板规定了串行信号“1”电平的容限,“0”电平的容限,上升时间、下降时间的容限。所以眼图测量有时侯又被称为“模板测试(Mask Test)”。


模板的形状也各种各样,通常的NRZ信号的模板如图五和图八蓝色部分所示。在串行数据传输的不同节点,眼图的模板是不一样的,所以在选择模板时要注意具体的子模板类型。 如果用发送端的模板来作为接收端眼图模板,可能会一直碰模板。但象以太网信号、E1/T1的信号,不是NRZ码形,其模板比较特别。当有比特位碰到模板时,我们就认为信号质量不好,需要调试电路。有的产品要求100%不能碰模板,有的产品是允许碰模板的次数在一定的概率以内。


在无码间串扰和噪声的理想情况下,波形无失真,每个码元将重叠在一起,最终在 示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”,“眼”开启得最大。当有码间串扰时,波形失真,码元不完全重合,眼图的迹线就会不清晰,引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响,则使眼图的线条变得模糊,“眼”开启得小了,因此,“眼”张开的大小表示了失真的程度,反映了码间串扰的强弱。由此可知,眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响,可评价一个基带传输系统性能的优劣。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。


示波器测试眼图有三种方法,根据测试效果和对示波器的要求来分,如下:

1,示波器带有眼图测量功能

这种情况下,直接打开功能,仪器自动测试,自动恢复时钟并测试出张开度、抖动等参数,效果最好,而且是定量测试。

2,示波器不带眼图测量功能,测试的信号包括数据线和时钟线。

这时可以使用时钟信号作为触发信号来测试数据信号的眼图。这种方法也很不错,可以比较准确的看出眼图形状,误差小,操作简单。

3,示波器不带眼图测量功能,信号只有一根数据线

这个时候是不能做眼图测试的,如果一定要测也只能定性测试,方法是:使用示波器上升沿触发信号,并将触发点迁移到不能移动为止,触发示波器,打开波形保持,可以大致看信号的眼图,但是结果会偏好,至少抖动会偏小。

如果手头没有高端示波器,却需要在示波器上观察眼图,了解信号的大致情况,进行简单的测量,那么使用泰克DPO2000B,MSO2000B,MDO3000,DPO4000B,MSO4000B,MDO4000B系列等经济型示波器上,就可以通过简单的设置来实现眼图测量,具体设置如下

1、用边沿触发时观测到的信号;

2、选择触发方式为升/降时间,斜率改为升或降;

3、将触发阈值高低电平调整到适合的位置,最好低值在10%-20%左右,高值在80%-90%附近,来表示升降时间触发的阈值范围;

4、根据被测信号(估计出来)的上升下降时间大约大小,选择触发时间小于该时间;

5、设置好后看到的波形如图,此时没有累积的效果;

6、打开余晖的功能,并且调高波形亮度,可以观测到是否有异常信号发生;


眼图的基本概念,以及不带眼图功能的示波器如何测试眼图
2022-12-27

现今示波器的功能越来越强大,示波器已不只是简单的看波形,最近有很多客户想用示波器来测眼图,但预算有限,手头没有高端示波器(例如DPO7354C等),那么如何测眼图呢?

首先要了解,什么是眼图

"眼图就是象眼睛一样形状的图形。”眼图是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果,叠加后的图形形状看起来和眼睛很像,故名眼图。眼图上通常显示的是1.25UI的时间窗口。眼睛的形状各种各样,眼图的形状也各种各样。通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。


由于眼图是用一张图形就完整地表征了串行信号的比特位信息,所以成为了衡量信号质量的最重要工具,眼图测量有时侯就叫“信号质量测试(Signal Quality Test,SQ Test)”。 此外,眼图测量的结果是合格还是不合格,其判断依据通常是相对于“模板(Mask)”而言的。模板规定了串行信号“1”电平的容限,“0”电平的容限,上升时间、下降时间的容限。所以眼图测量有时侯又被称为“模板测试(Mask Test)”。


模板的形状也各种各样,通常的NRZ信号的模板如图五和图八蓝色部分所示。在串行数据传输的不同节点,眼图的模板是不一样的,所以在选择模板时要注意具体的子模板类型。 如果用发送端的模板来作为接收端眼图模板,可能会一直碰模板。但象以太网信号、E1/T1的信号,不是NRZ码形,其模板比较特别。当有比特位碰到模板时,我们就认为信号质量不好,需要调试电路。有的产品要求100%不能碰模板,有的产品是允许碰模板的次数在一定的概率以内。


在无码间串扰和噪声的理想情况下,波形无失真,每个码元将重叠在一起,最终在 示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”,“眼”开启得最大。当有码间串扰时,波形失真,码元不完全重合,眼图的迹线就会不清晰,引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响,则使眼图的线条变得模糊,“眼”开启得小了,因此,“眼”张开的大小表示了失真的程度,反映了码间串扰的强弱。由此可知,眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响,可评价一个基带传输系统性能的优劣。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。


示波器测试眼图有三种方法,根据测试效果和对示波器的要求来分,如下:

1,示波器带有眼图测量功能

这种情况下,直接打开功能,仪器自动测试,自动恢复时钟并测试出张开度、抖动等参数,效果最好,而且是定量测试。

2,示波器不带眼图测量功能,测试的信号包括数据线和时钟线。

这时可以使用时钟信号作为触发信号来测试数据信号的眼图。这种方法也很不错,可以比较准确的看出眼图形状,误差小,操作简单。

3,示波器不带眼图测量功能,信号只有一根数据线

这个时候是不能做眼图测试的,如果一定要测也只能定性测试,方法是:使用示波器上升沿触发信号,并将触发点迁移到不能移动为止,触发示波器,打开波形保持,可以大致看信号的眼图,但是结果会偏好,至少抖动会偏小。

如果手头没有高端示波器,却需要在示波器上观察眼图,了解信号的大致情况,进行简单的测量,那么使用泰克DPO2000B,MSO2000B,MDO3000,DPO4000B,MSO4000B,MDO4000B系列等经济型示波器上,就可以通过简单的设置来实现眼图测量,具体设置如下

1、用边沿触发时观测到的信号;

2、选择触发方式为升/降时间,斜率改为升或降;

3、将触发阈值高低电平调整到适合的位置,最好低值在10%-20%左右,高值在80%-90%附近,来表示升降时间触发的阈值范围;

4、根据被测信号(估计出来)的上升下降时间大约大小,选择触发时间小于该时间;

5、设置好后看到的波形如图,此时没有累积的效果;

6、打开余晖的功能,并且调高波形亮度,可以观测到是否有异常信号发生;