“迷人”的眼圖，“眼花繚亂”的信號完整性測試

　　眼圖的歷史說長不長，大約在47年前，眼圖就誕生了。傳統(tǒng)的眼圖測量方法就是利用采樣示波器。即便是專業(yè)的工程師，也很難完整地、準(zhǔn)確地理解眼圖的測量原理。而其中大部分人又滿足于各種權(quán)威機(jī)構(gòu)提出的標(biāo)準(zhǔn)測量向?qū)?，滿足于sigtest軟件，甚至于忘了眼圖也是一種重要的調(diào)試工具。

　　在搜索引擎中搜到的關(guān)于眼圖的資料，每一篇都表達(dá)得似乎非常地專業(yè)，但卻總感覺趣味索然。

　　在實際數(shù)字互連系統(tǒng)中，想要完全消除碼間串?dāng)_是是不太可能的，而碼間串?dāng)_對誤碼率的影響目前尚無法找到數(shù)學(xué)上便于處理的統(tǒng)計規(guī)律，也就無法進(jìn)行準(zhǔn)確計算。為了衡量基帶傳輸系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，在實驗室中，通常用示波器觀察接收信號波形的方法來分析碼間串?dāng)_和噪聲對系統(tǒng)性能的影響，這就是眼圖分析法。

　　如果將輸入波形輸入示波器的Y軸，并且當(dāng)示波器的水平掃描周期和碼元定時同步時，適當(dāng)調(diào)整相位，使波形的中心對準(zhǔn)取樣時刻，在示波器上顯示的圖形因為很像人的眼睛，所以被稱作眼圖（EyeMap）。

　　二進(jìn)制信號傳輸時的眼圖只有一只“眼睛”，當(dāng)傳輸三元碼時，會顯示兩只“眼睛”。眼圖是由各段碼元波形疊加而成的，眼圖中央的垂直線表示最佳抽樣時刻，位于兩峰值中間的水平線是判決門限電平。

　　在無碼間串?dāng)_和噪聲的理想情況下，波形無失真，每個碼元將重疊在一起，最終在示波器上看到的是跡線又細(xì)又清晰的“眼睛”，“眼”開啟得最大。當(dāng)有碼間串?dāng)_時，波形失真，碼元不完全重合，眼圖的跡線就會不清晰，引起“眼”部分閉合。若再加上噪聲的影響，則使眼圖的線條變得模糊，“眼”開啟得小了，因此，“眼”張開的大小表示了失真的程度，反映了碼間串?dāng)_的強(qiáng)弱。由此可知，眼圖能直觀地表明碼間串?dāng)_和噪聲的影響，可評價一個基帶傳輸系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_和改善系統(tǒng)的傳輸性能。

　　通常眼圖可以用下圖所示的圖形來描述，由此圖可以看出：

　　（1）眼圖張開的寬度決定了接收波形可以不受串?dāng)_影響而抽樣再生的時間間隔。顯然，最佳抽樣時刻應(yīng)選在眼睛張開最大的時刻。

　?。?）眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對定時抖動（或誤差）的靈敏度，斜率越大，系統(tǒng)對定時抖動越敏感。

圖1眼圖

　?。?）眼圖左（右）角陰影部分的水平寬度表示信號零點的變化范圍，稱為零點失真量，在許多接收設(shè)備中，定時信息是由信號零點位置來提取的，對于這種設(shè)備零點失真量很重要。

　?。?）在抽樣時刻，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號失真量。

　?。?）在抽樣時刻上、下兩陰影區(qū)間隔的一半是最小噪聲容限，噪聲瞬時值超過它就有可能發(fā)生錯誤判決。

　?。?）橫軸對應(yīng)判決門限電平。

　　下面就針對“眼圖”這個話題和大家一起探討下。

　　1 串行數(shù)據(jù)

　　串行信號種類繁多，在圖2所示的有PCIExpress,RapidIO,DVI,S-ATA,USB,SDH,XAUI，等，其實現(xiàn)在的流行總線還遠(yuǎn)不止這些。每年都出來一些新流行的串行總線。每些總線差不多都有一個權(quán)威機(jī)構(gòu)來定義該總線的信號標(biāo)準(zhǔn)和測試規(guī)范，這些機(jī)構(gòu)成員多是由來自于不同公司的專家兼職擔(dān)任。當(dāng)然，關(guān)于PC的串行總線差不多由Intel來領(lǐng)導(dǎo)。圖3所示某基于IntelChipset的筆記本電腦的框架圖中的各種總線，除了DDR和FSB是并行數(shù)據(jù)之外，其它都是串行數(shù)據(jù)了。這些權(quán)威機(jī)構(gòu)除了定義規(guī)范，當(dāng)然也會有一些利益博弈。所以有新的利益集團(tuán)（這是一個中性的詞）策劃推廣的時候就可能有新的總線規(guī)范出臺，這就象3G有三種標(biāo)準(zhǔn)一樣。

圖2 串行數(shù)據(jù)的整體特點

　　信號速率不斷加倍再加倍，2004年我剛到力科的時候，主流的串行信號速率在PC行業(yè)是2.5Gb/s，在通信行業(yè)是3.125Gb/s，如今，PC行業(yè)已Double到5Gb/s，通信行業(yè)已Double到6.25Gb/s，而且PC行業(yè)的8Gb/s，通信行業(yè)的12.5Gb/s似乎已指日可待。速率越來越高，并行數(shù)據(jù)必然要讓位于串行數(shù)據(jù)。串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡湫徒Y(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，縱然千變?nèi)f化，都是“兩根差分線”。

圖3 某筆記本電腦架構(gòu)示意圖