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信号完整性剖析根底系列之一–关于眼图丈量(上)

内容提要:本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇,从四个方面介绍了眼图测量的相关知识:一、串行数据的背景知识;二、眼图的基本概念;三、

内容提要:本文将从作者习气的无厘头漫话风格起篇,从四个方面介绍了眼图丈量的相关常识:一、串行数据的布景常识;二、眼图的基本概念;三、眼图丈量办法;四、力科示波器在眼图丈量方面的特色和优势。全分为上、下两篇。上篇包含一、二部分。下篇包含三、四部分。

您知道吗?眼图的前史能够追溯到大约47年前。在力科于2002年创造根据接连比特位的办法来丈量眼图之前,1962年-2002的40年间,眼图的丈量是根据采样示波器的传统办法。
您信任吗?在长时刻的培训和技术支持工作中,咱们发现很少有工程师能完整地精确地了解眼图的丈量原理。许多工程师们往往满足于各种标准权威组织供给的丈量导游,Step by Step,满足于用“全能”的Sigtest软件丈量出来的眼图给出的Pass or Fail定论。这种关于Sigtest的沉迷乃至使有些工程师忘记了眼图是能够作为一项重要的调试东西的。
在我2004年来力科面试前,我也从来没有传闻过眼图。 那天面试时,老板反复强调力科在眼图丈量方面的优势,但我不知所云。之后我Google“眼图”,看到网络上有限的几篇文章,但仍不知所云。刚刚我再次Google“眼图”,依然没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图丈量。
网络上搜到的关于眼图的文字,呈现频率最多的如下,表达得好像十分地专业,但却在回绝咱们的阅览爱好。
“在实践数字互连体系中,彻底消除码间串扰是好不简单的,而码间串扰对误码率的影响现在尚无法找到数学上便于处理的核算规则,还不能进行精确核算。为了衡量基带传输体系的功能好坏,在实验室中,一般用示波器调查接纳信号波形的办法来剖析码间串扰和噪声对体系功能的影响,这便是眼图剖析法。
假如将输入波形输入示波器的Y轴,并且当示波器的水平扫描周期和码元守时同步时,恰当调整相位,使波形的中心对准取样时刻,在示波器上显现的图形很象人的眼睛,因而被称为眼图(Eye Map)。
二进制信号传输时的眼图只要一只“眼睛”,当传输三元码时,会显现两只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的,眼图中心的笔直线表明最佳抽样时刻,坐落两峰值中心的水平线是判定门限电平。
在无码间串扰和噪声的抱负情况下,波形无失真,每个码元将堆叠在一起,终究在示波器上看到的是迹线又细又明晰的“眼睛”,“眼”敞开得最大。当有码间串扰时,波形失真,码元不彻底重合,眼图的迹线就会不明晰,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含糊,“眼”敞开得小了,因而,“眼”打开的巨细表明了失真的程度,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,可点评一个基带传输体系功能的好坏。别的也能够用此图形对接纳滤波器的特性加以调整,以减小码间串扰和改进体系的传输功能。 一般眼图能够用下图所示的图形来描绘,由此图能够看出:
(1)眼图打开的宽度决议了接纳波形能够不受串扰影响而抽样再生的时刻距离。明显,最佳抽样时刻应选在眼睛打开最大的时刻。
(2)眼图斜边的斜率,表明体系对守时颤动(或差错)的灵敏度,斜率越大,体系对守时颤动越灵敏。

图一 眼图
(3)眼图左(右)角暗影部分的水平宽度表明信号零点的改变规模,称为零点失真量,在许多接纳设备中,守时信息是由信号零点方位来提取的,关于这种设备零点失真量很重要。
(4)在抽样时刻,暗影区的笔直宽度表明最大信号失真量。
(5)在抽样时刻上、下两暗影区距离的一半是最小噪声容限,噪声瞬时值超越它就有可能发生过错判定。
(6)横轴对应判定门限电平。 ”
是该专门写篇文章具体解说眼图了!写得不正确、不到位的当地,恳请咱们纠正,以使这篇文章将能不断修正完善,有益于广阔工程师们的学习。

一、串行数据的布景常识
串行信号品种繁复,在图二所示的有PCI Express,Rapid IO,DVI,S-ATA,USB,SDH,XAUI,等,其实现在的盛行总线还远不止这些。每年都出来一些新盛行的串行总线。每些总线差不多都有一个权威组织来界说该总线的信号标准和测验标准,这些组织成员多是由来自于不同公司的专家兼职担任。当然,关于PC的串行总线差不多由Intel来领导。图三所示某根据Intel Chipset的笔记本电脑的结构图中的各种总线,除了DDR和FSB是并行数据之外,其它都是串行数据了。这些权威组织除了界说标准,当然也会有一些利益博弈。所以有新的利益集团(这是一个中性的词)策划推行的时分就可能有新的总线标准出台,这就象3G有三种标准相同。 你方唱罢我上台,搞得下流厂商手忙脚乱。
串行数据总线越来越多,权威组织界说的测验标准也纷乱杂乱,我一向觉得该将这么多的权威组织一致为一个权威组织,就叫“串行总线世界工程师协会”好了,假如力科最早建议并领导这个协会,然后界说一系列的串行信号测验标准中都只引荐力科示波器,那么亲爱的朋友们,这个Day Dream的终究成果是什么? 示波器职业或许会从头大洗牌。人们总信任权威组织引荐的,比如咱们平常用牙膏等都会信任“中华医学会”之类的引荐.
信号速率不断加倍再加倍,2004年我刚到力科的时分,干流的串行信号速率在PC职业是2.5Gb/s,在通讯职业是3.125Gb/s,现在,PC职业已Double到5Gb/s,通讯职业已Double到6.25Gb/s,并且PC职业的8Gb/s,通讯职业的12.5Gb/s好像已指日可下。速率越来越高,并行数据必定要让坐落串行数据。串行数据传输的典型结构框图如图三所示,“万变不离其宗” ,都是“两根差分线”。比较于并行数据,串行数据的长处是:1,信号线的数量削减。2,消除了并行数据之间传输的推迟问题。

图二 串行数据的全体特色

图三某笔记本电脑架构示意图

3,由于时钟是嵌入到数据中的,数据和时钟之间的传输推迟也相同消除了。
4,传输线的PCB规划也更简单些。
5,信号完整性测验也更简单。

图四 串行信号实例
串行数据的测验点包含了芯片的发送端和接纳端等不同节点。描绘串行数据的常用单位是波特率和UI,比如3.125Gb/s表明为每秒传送的数据比特位是3.125G比特(bit),对应的一个单位距离(1UI)表明为一个比特位的宽度是波特率的倒数,1UI=1/(3.125Gb/s)=320ps。现在比较常见的串行信号码形是NRZ码。正电平表明”1”,负电平表明“0”。图三所示是示波器捕获到的一组串行信号,虚线之间的时刻距离代表了一个UI,图中对应的码型是101100101010001。

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