信號(hào)完整性分析基礎(chǔ)系列之一 ――關(guān)于眼圖測量(上
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4, 傳輸線的PCB設(shè)計(jì)也更容易些。
5, 信號(hào)完整性測試也更容易。
圖四 串行信號(hào)實(shí)例
串行數(shù)據(jù)的測試點(diǎn)包括了芯片的發(fā)送端和接收端等不同節(jié)點(diǎn)。描述串行數(shù)據(jù)的常用單位是波特率和UI，譬如3.125Gb/s表示為每秒傳送的數(shù)據(jù)比特位是3.125G比特(byte)，對(duì)應(yīng)的一個(gè)單位間隔（1UI）表示為一個(gè)比特位的寬度是波特率的倒數(shù)，1UI=1/（3.125Gb/s）=320ps?，F(xiàn)在比較常見的串行信號(hào)碼形是NRZ碼。正電平表示”1”，負(fù)電平表示“0”。圖三所示是示波器捕獲到的一組串行信號(hào)，虛線之間的時(shí)間間隔代表了一個(gè)UI，圖中對(duì)應(yīng)的碼型是101100101010001。
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?！?/span>
眼圖是用余輝方式累積疊加顯示采集到的串行信號(hào)的比特位的結(jié)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(shí)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(diǎn)可以快速地判斷信號(hào)的質(zhì)量。圖六的眼圖有“雙眼皮”，可判斷出信號(hào)可能有串?dāng)_或預(yù)（去）加重。圖七的眼圖“眼睛里布滿血絲”，這表明信號(hào)質(zhì)量太差，可能是測試方法有錯(cuò)誤，也可能是PCB布線有明顯錯(cuò)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(hào)的比特位信息，所以成為了衡量信號(hào)質(zhì)量的最重要工具，眼圖測量有時(shí)侯就叫“信號(hào)質(zhì)量測試（Signal Quality Test,SQ Test）”。 此外，眼圖測量的結(jié)果是合格還是不合格，其判斷依據(jù)通常是相對(duì)于“模板（Mask）”而言的。模板規(guī)定了串行信號(hào)“1”電平的容限，“0”電平的容限，上升時(shí)間、下降時(shí)間的容限。所以眼圖測量有時(shí)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(hào)的模板如圖五和圖八藍(lán)色部分所示。在串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟煌?jié)點(diǎn),眼圖的模板是不一樣的，所以在選擇模板時(shí)要注意具體的子模板類型。 如果用發(fā)送端的模板來作為接收端眼圖模板，可能會(huì)一直碰模板。但象以太網(wǎng)信號(hào)、E1/T1的信號(hào)，不是NRZ碼形，其模板比較特別。當(dāng)有比特位碰到模板時(shí)，我們就認(rèn)為信號(hào)質(zhì)量不好，需要調(diào)試電路。有的產(chǎn)品要求100%不能碰模板，有的產(chǎn)品是允許碰模板的次數(shù)在一定的概率以內(nèi)。（有趣的是，眼圖85%通過模板的產(chǎn)品，功能測試往往是沒有問題的，譬如我在用的電腦網(wǎng)口總是測試不能通過，但我上網(wǎng)一直沒有問題。 這讓很多公司覺得不用買示波器做信號(hào)完整性測試以一樣可以做出好產(chǎn)品來，至于山寨版的，更不會(huì)去買示波器測眼圖了。）示波器中有測量參數(shù)可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出碰到模板的次數(shù)。此外，根據(jù)“侵犯”模板的位置就能知道信號(hào)的哪方面有問題從而指導(dǎo)調(diào)試。如圖九表明信號(hào)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(dǎo)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
評(píng)論