本文主要是介绍示波器眼图怎么看,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
目录
什么是眼图?
怎么看?
眼图的电压幅度(Y轴)
眼睛幅度和高度
信噪比
抖动
上升时间和下降时间
眼宽
什么是眼图?
眼图(Eye Diagram)是一种用于分析高速数字信号传输质量的重要工具。通过在示波器上重叠多个周期的信号波形,生成一个形状类似于眼睛的图形,这就是眼图。眼图能够直观地展示信号的完整性、抖动和噪声等关键参数。通过观察眼图的开口大小和形状,工程师可以评估信号传输的质量和稳定性,识别并解决潜在的信号完整性问题,从而确保高速数据传输链路(如PCIe)的可靠性。
怎么看?
眼图分为X轴和Y轴,其中Y轴表示电压幅度,X轴表示时间。相信看完本文你也能看懂X轴和Y轴的信息啦!
不过在介绍下面内容之前,需要了解单位间隔(UI)的概念。UI 定义为一个数据位宽,与数据速率有关。例如,在 9.8 Gbps 数据流中,一个 UI 相当于 102 ps。对于 2.0 Gbps 数据流,一个 UI 相当于 500 ps。一个眼图一般会显示2个UI,左侧1/2UI展示半个眼图,中间1个UI展示完整眼图,右侧1/2UI展示半个眼图。好了,让我们正式开始介绍眼图的Y轴和X轴。
眼图的电压幅度(Y轴)
Y轴涉及到的主要概念包括:"1"电平/"0"电平、眼图幅度、高度以及眼图交叉百分比。
"1"电平(One Level)和"0"电平(Zero Level)
"1"电平为眼图顶部中间20% UI(也称为40%到60%区域)内捕获的所有数据样本的直方图平均值。同"1"电平,"0"电平是眼图底部中间20%UI内捕获的所有数据样本的直方图平均值。
眼睛幅度和高度
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眼图幅度:"1"电平和 "0"电平之间的差值。使用的计算值是所示两个直方图的平均值,在眼图交叉的中间 20% 区域内测量。
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眼图高度:通过计算"1"电平和"0"电平直方图内部3s点之间的差值。
信噪比
信噪比(SNR, Signal-to-Noise Ratio)是衡量信号质量的一个重要参数。它表示信号相对于噪声的强度,信噪比越高,意味着信号质量越好,噪声对信号的影响越小。在眼图中,信噪比可以定义为信号的有效电压(通常是信号的峰峰值电压)与噪声电压的比值。噪声电压是指在信号传输过程中叠加在信号上的不期望的电压变化。
在眼图中,垂直开口越大,表示信号电压相对于噪声电压的差距越大,信噪比越高。眼图中的噪声带宽越窄,表示噪声电压越小,信噪比越高。常见的噪声源包括电源噪声、环境电磁干扰、PCB布局等都会影响噪声电压。
抖动
抖动是指信号过渡时间(如上升沿或下降沿)的随机或周期性变化。抖动会导致信号过渡点的不确定性和不稳定性。抖动可以是由由随机噪声引起的随机抖动,其呈高斯分布,也可以是由系统性的干扰或模式引起确定性抖动。抖动会缩小眼图的水平开口,降低时间裕度,使接收端更难准确采样信号,进而影响数据传输的可靠性。
上升时间和下降时间
上升时间是指信号从低电平过渡到高电平所需的时间,比如下图中20%电压值过渡到80%电压值。上升时间过长会导致信号边沿变得缓慢,可能导致码间干扰(ISI),影响信号的频率响应和系统的传输速度。同理下降时间。
眼宽
眼宽表示在一个比特周期内,信号的稳定时间窗口。具体来说,眼宽是在垂直轴上选定一个电压阈值水平时,信号在水平轴上的时间开口。它反映了信号在给定电压水平下的时间裕度(时间容忍度)。
眼宽越大,表示信号抖动越小,时间裕度越大。信号在接收端能够稳定采样的时间窗口越宽,系统的可靠性和性能越好。较大的眼宽意味着接收端有更大的容错时间,能够在正确的时间点采样到有效信号,从而降低误码率。同时,较大的眼宽表明信号对抖动和噪声的敏感性较低,系统具有更好的抗干扰能力。
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