信号完整性的第一步—搞懂眼图在传统汽车工程师的世界里,1MHz以上的信号就觉得是高频了,那个时候很少会考虑信号完整性,眼图更是闻所未闻。智能网联汽车的兴起,千兆以太网来了,DDR来了,GPS来了,4G,5G来了,汽车工程师突然成了通信工程师,我们还是我们,走线却不再是那根走线。眼图是信号完整性的第一步,看懂眼图也算我们入行了。
观察眼图的方法是:用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端,然后调整示波器扫描周期,使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步,这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛,故称 为 "眼图"。 眼图参数有很多,如眼高、眼宽、眼幅度、眼交叉比、“1”电平,“0”电平,消光比,Q因子,平均功率等。测试服务眼图测试销售

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重要工具,眼图测量有时侯就叫“信号质量测试”。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(MaskTest)”。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。示波器中有测量参数可自动统计出碰到模板的次数。此外,根据“侵犯”模板的位置就能知道信号的哪方面有问题从而指导调试。如图九表明信号的问题主要是下降沿太缓,图十表明1电平和0电平有“塌陷”,可能是ISI问题导致的。测试服务眼图测试销售眼图测试系统仪器仪表?

理论分析得到如下几条结论,在实际应用中要以此为参考,从眼图中对系统性能作一论述:(1)比较好抽样时刻应在“眼睛”张开比较大的时刻。(2)对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。斜率越大,对定时误差就越灵敏。(3)在抽样时刻上,眼图上下两分支阴影区的垂直高度,表示比较大信号畸变。(4)眼图**的横轴位置应对应判决门限电平。(5)在抽样时刻,上下两分支离门限**近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限,噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。(6)对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统,眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小表示零点位置的变动范围,这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响。
DDR4 眼图测试1-1
对于 DDR 源同步操作,必然要求DQS 选通信号与 DQ 数据信号有一定建立时间 tDS 和保持时间 tDH 要求,否则会导致接收锁存信号错误,DDR4 信号速率达到了3.2GT/s,单一比特位宽为 312.5ps,时序裕度也变得越来越小,传统的测量时序的方式在短时间内的采集并找到 tDS/tDH 差值,无法大概率体现由于 ISI 等确定性抖动带来的对时序恶化的贡献,也很难准确反映随机抖动 Rj 的影响。在 DDR4 的眼图分析中就要考虑这些抖动因素,基于双狄拉克模型分解抖动和噪声的随机性和确定性成分,外推出基于一定误码率下的眼图张度。JEDEC 协会在规范中明确了在 DDR4 中测试误码率为 1e-16 的眼图轮廓,确保满足在 Vcent 周围Tdivw 时间窗口和 Vdivw 幅度窗口范围内模板内禁入的要求。 眼图测试 系统参数主要介绍?

对于眼图的概念,有以下几点比较重要:眼图是波形的叠加:眼图的测量方法不是对单一波形或特定比特位置的波形参数进行测量,而是把尽可能多的波形或比特叠加在一起,这样可以看到信号的统计分布情况。只有差的信号都满足我们对于信号的基本要求,才说明信号质量是可以接受的。波形需要以时钟为基准进行叠加:眼图是对多个波形或bit的叠加,但这个叠加不是任意的,通常要以时钟为基准。对于很多并行总线来说,由于大部分都有专门的时钟传输通道,所以通常会以时钟通道为触发,对数据信号的波形进行叠加形成眼图,一般的示波器都具备这个功能。而对于很多高速的串行总线信号来说,由于时钟信息嵌入在数据流里,所以需要测量设备有相应的时钟恢复功能(可能是硬件的也可能是软件的),能够先从数据流里提取出时钟,然后以这个时钟为基准对数据比特进行叠加才能形成眼图。因此,很多高速串行数字信号的眼图测试通常需要该示波器或测量设备有相应的时钟恢复功能。下图是个对串行数据流进行软件时钟恢复的例子。 基于误码率的眼图测试?测试服务眼图测试销售
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(5)眼图测量中需要叠加的波形或比特的数量:在眼图测量中,叠加的波形或比特的数量不一样,可能得到的眼图结果会有细微的差异。由于随机噪声和随机抖动的存在,叠加波形或比特数量越多,眼的张开程度就会越小,就越能测到是恶劣的情况,但相应的测试时间也会变成。为了在测量结果的可靠性以及测量时间上做一个折中,有些标准会规定眼图测量需要叠加的波形或比特数量,比如需要叠加1000个波形或者叠加1Mbit。
(6)眼图位置的选择:当数字信号进行波形或者比特叠加后,形成的不只是一个眼图,而是一个个连续的眼图。如果叠加的波形或者比特数量足够,这些眼图都是很相似的,因此可以对其中任何一个眼图进行测量。 测试服务眼图测试销售