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了解传统眼图参数丈量的限制

引论眼图参数,特别是眼高和眼宽,经常造成工程师的困惑,针对眼高眼宽以及其他像1电平、0电平等眼图参数的算法并不是通用的,因为他们假设眼图垂直片段上的电压分布很好的拟合高斯分布。对于光信号,这是一个很好

引论

眼图参数,特别是眼高和眼宽,常常构成工程师的困惑,针对眼高眼宽以及其他像1电平、0电相等眼图参数的算法并不是通用的,由于他们假定眼图笔直片段上的电压散布很好的拟合高斯散布。关于光信号,这是一个很好的假定。实际上,眼图参数开始便是界说用在光信号上的,没有考虑ISI等信号完整性的影响,经过电路板和互联器材传输的串行信号的眼图片段一般不是高斯散布的。这样测验出来的眼高眼宽的成果或许不会回来正确的成果,这篇文章针对眼高丈量,评论为什么会发生这种情况,并且给读者防止这种情况的主张,类似的剖析适用于眼宽,可是不在这篇文章中评论。

眼图参数的算法依据高斯模型,运用眼图中心的3sigma来界说眼高和眼宽。描绘光信号眼图时,这种算法作业的很好。光眼图来自经过光纤途径传输光信号。当然,当进入示波器时,光信号会被转换成电信号。可是预期是眼图不会遭到信号完整性的影响。这些眼图一般都很洁净,有很明晰的凹凸电平。相对应的是,遭到频率相关损耗导致的ISI影响的信号构成的眼图,在这种情况下,眼高和眼宽会回来不精确的成果。TeledyneLecroy,Agilent,Tektronix都运用相同的3sigma核算算法,这种技能会在后边做详细描绘。

受ISI影响的眼图比如

下图1显现的是受通道中的ISI影响的眼图,这个信号完整性影响导致信号会依据前史bit位有不同的信号轨道,这个信号是PRBS11,8Gbps NRZ码型。信号源的起伏设置为+/-300mv,示波器丈量的是经过过电路板上11英寸走线的信号。信号经过通道后,信号起伏衰减减为大约+/-250mv,可是由于前史bit位的不同,0电平缓1电平电压差异很大,这种特性是问题的本源。

图1右测的直方图显现的是眼图中心20%笔直片段的电压的散布情况。左边的直方图是0电平的散布情况,右测的直方图是1电平的散布情况,两个直方图都不是单高斯散布,由于散布情况不拟合高斯模型,核算出来的眼高参数回来的是一个过错的成果。

为了进一步阐明ISI对眼图的影响,图2显现的是一个带有ISI但没有颤动的模仿PRBS5信号的的眼图,由ISI导致的穿过眼图不同的信号轨道能够很简单的观察到。相应的直方图清楚的显现笔直片段电压的散布不是一个高斯散布。

传统眼高算法和受ISI影响眼图的预算

传统眼高算法如下所示,该算法经过寻觅凹凸电平直方图平均值确认凹凸电平,并运用他们的3sigma电压确认眼高。

EyeHeight=OneLevel–ZeroLevel–3σOneLevel–3σZeroLevel

当直方图发生不精确的1和0水平,或当3sigma不是正确的衡量核算散布到眼图中心,该算法将失利。

关于图1中的眼图

OneLevel=188.2mV(如眼图1电平参数所示)

ZeroLevel=-188.1mV(如眼图0电平参数所示)

σ,OneLevel=55.2mV(右侧直方图的标准偏差)

σ,ZeroLevel=55.1mV(左边直方图的标准偏差)

比照眼图电平,查看公式中的值,能够很快发现上述公式会导致一个不精确的成果,眼图外边际的1电平值与0电平值与+/-300mV差异很大。并且从图中能够显着发现1sigma55mV是不合理的。

由此核算得到的眼高如下:

EyeHeight(mV)=188.2-(-188.1)-3*55.1-3*55.2=45.4mV

(上面数值和图片中眼图参数表中的值(43.9mv)之间的差异是由于眼高核算中确认Sigma运用不同的分级构成的,是能够疏忽的),咱们得到一个对描绘眼打开度没有协助的成果。咱们所得的定论便是传统的眼高算法是有缺点的,不该该被用来确认受ISI影响的电眼图的打开度。

因而,“正确的”眼高是多大?

现在咱们看到不能用传统眼高参数来描绘眼图打开度,咱们重现回到核算公式上,图3显现用光标量到的眼打开度是157mv,可是这个值是运用主观性很强的光标丈量到的,而不是来自重复、客观的算法。

考虑正确的眼高是多少,有必要注意到眼图闭合度会跟着你用来核算眼图的UI数量的添加而添加。由于随机颤动是无鸿沟的,会影响眼图的打开度。当用来核算眼图的UI数量增大1000倍时,上图中挑选的光标方位就会不同。所以在做眼打开度丈量时,工程师有必要考虑收集多少数据来构成眼图。一般,咱们测验了解眼图闭合度和误码率的函数联系。这个问题在颤动剖析范畴现已得到回答,常用的双狄拉克模型被用来外推特定的误码率下的颤动,像10E-12.在描绘眼高时也需求类似的办法,下面咱们介绍这样一个办法。 噪声剖析软件包中的EH BER便是答案

力科SDAIII-Complete LinQ噪声剖析软件包中包括EH BER丈量才能。这个测验便是上面说到的:经过外推随机噪声到工程师选定的误码率,来丈量眼图的打开度。这个丈量的是在眼图设置中的Sample Phase中完结的。图4显现这个值是:121.6mv.这是核算到的在10E-12误码率的眼打开度,咱们能够看到运用像上面图3中的光标显着高估了在10E-12误码率下的眼打开度。用光标丈量的值对应的是误码率10E-5下的眼打开度。运用光标的丈量值看起来很合理,可是核算在更大数据量像10E12时的眼图打开度时,运用光标就无法做到了。

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