信號完整性分析基礎系列之一--關于眼圖測量（上）
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二、眼圖的一些基本概念
—“什么是眼圖？”
—“眼圖就是象眼睛一樣形狀的圖形。”
眼圖是用余輝方式累積疊加顯示采集到的串行信號的比特位的結果，疊加后的圖形形狀看起來和眼睛很像，故名眼圖。眼圖上通常顯示的是1.25UI的時間窗口。眼睛的形狀各種各樣，眼圖的形狀也各種各樣。通過眼圖的形狀特點可以快速地判斷信號的質量。圖六的眼圖有“雙眼皮”，可判斷出信號可能有串擾或預（去）加重。圖七的眼圖“眼睛里布滿血絲”，這表明信號質量太差，可能是測試方法有錯誤，也可能是PCB布線有明顯錯誤。 圖八的眼圖非常漂亮，這可能是用采樣示波器測量的眼圖。
圖五 眼圖定義
圖六“雙眼皮”眼圖
由于眼圖是用一張圖形就完整地表征了串行信號的比特位信息，所以成為了衡量信號質量的最重要工具，眼圖測量有時侯就叫“信號質量測試（Signal Quality Test,SQ Test）”。 此外，眼圖測量的結果是合格還是不合格，其判斷依據通常是相對于“模板（Mask）”而言的。模板規定了串行信號“1”電平的容限，“0”電平的容限，上升時間、下降時間的容限。所以眼圖測量有時侯又被稱為“模板測試（Mask Test）”。 模板的形狀也各種各樣，通常的NRZ信號的模板如圖五和圖八藍色部分所示。在串行數據傳輸的不同節點,眼圖的模板是不一樣的，所以在選擇模板時要注意具體的子模板類型。如果用發送端的模板來作為接收端眼圖模板，可能會一直碰模板。但象以太網信號、E1/T1的信號，不是NRZ碼形，其模板比較特別。當有比特位碰到模板時，我們就認為信號質量不好，需要調試電路。有的產品要求100%不能碰模板，有的產品是允許碰模板的次數在一定的概率以內。（有趣的是，眼圖85%通過模板的產品，功能測試往往是沒有問題的，譬如我在用的電腦網口總是測試不能通過，但我上網一直沒有問題。這讓很多公司覺得不用買示波器做信號完整性測試以一樣可以做出好產品來，至于山寨版的，更不會去買示波器測眼圖了。）示波器中有測量參數可自動統計出碰到模板的次數。此外，根據“侵犯”模板的位置就能知道信號的哪方面有問題從而指導調試。如圖九表明信號的問題主要是下降沿太緩，圖十表明1電平和0電平有“塌陷”，可能是ISI問題導致的。
圖七 “眼睛布滿血絲”的眼圖
圖八 最漂亮的“眼睛”
圖九下降沿碰到模板的眼圖
圖十“1”電平和“0”電平有“塌陷”的模板
和眼圖相關的眼圖參數有很多，如眼高、眼寬、眼幅度、眼交叉比、“1”電平，“0”電平，消光比，Q因子，平均功率等。圖十二表示幅度相關的測量參數的定義。“1”電平和”0”電平表示選取眼圖中間的20%UI部分向垂直軸投影做直方圖，直方圖的中心值分別為“1”電平和“0”電平。眼幅度表示“1”電平減去“0”電平。上下直方圖的3sigm之差表示眼高。圖十二、十三、十四，十五表示了其它一些眼圖參數的定義，一目了然，在此不再一一描述。不過，有經驗的工程師知道，在眼圖形象很糟糕的時候，眼圖參數測試的結果顯得很不準確。這時候，建議您可以用力科的自定義眼高測量方法來測量，如圖十六所示。
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