### 串行信号眼图分析要点
#### 一、引言
在现代高速通信系统中，串行信号传输因其能够有效提高数据传输速率而被广泛应用。然而，随着数据传输速率的提升，信号完整性问题变得日益突出，这直接影响到系统的可靠性和稳定性。眼图作为一种直观的分析工具，在评估串行信号质量方面发挥着重要作用。
#### 二、眼图的基本概念
眼图是一种通过观察接收端接收到的信号与理想信号之间的偏差，来评价数字通信系统性能的方法。它以图形的形式展现了信号在一段时间内的变化情况，从而帮助工程师们快速地识别出信号中的问题。眼图之所以得名，是因为其形状像人的眼睛，通常包含多个叠加的信号波形。
#### 三、眼图的形成
眼图是由一系列随机数据码型叠加而成的。在实际应用中，通常会发送一个足够长的伪随机序列，并通过示波器将接收到的信号显示出来。由于每个码元的时间间隔非常短，因此这些码元会相互叠加在一起形成眼图。图1展示了眼图的形成过程。
#### 四、眼图的关键要素
眼图分析主要关注以下几个关键要素：
1. **眼睛张开度**：眼图中“眼睛”的开口大小反映了信号的质量。较大的开口意味着更好的信号质量和更低的误码率。
2. **交叉点**：眼图中心的交叉点位置代表了最佳采样时刻。该位置应该尽可能位于眼图的中央，以便获得最小的误码率。
3. **眼图模板**：为了量化评估眼图的质量，常常会定义一个眼图模板。模板通常是一系列边界条件，用于衡量实际眼图是否符合预期的质量标准。
4. **噪声和干扰**：眼图中的噪声和干扰可以通过观察眼睛的闭合程度和形状来判断。这些因素会影响信号的清晰度和可靠性。
#### 五、时钟恢复的重要性
时钟恢复是眼图测试和分析中最关键的步骤之一。在串行通信中，接收端需要从接收到的数据流中恢复出同步时钟信号，以确保正确地解码数据。时钟恢复的质量直接影响到眼图的形状及其分析结果的准确性。
#### 六、时钟恢复方法
现代宽带示波器通常提供了多种时钟恢复方式供选择：
1. **常频方式**：适用于测量时钟抖动、扩频信号等场景。
2. **黄金锁相环（GoldenPLL）**：支持一级或二级PLL，参数可以自由设置，适用于大多数串行信号测试场合。
3. **外时钟恢复方式**：适用于源同步信号的测试，例如HDMI信号。
4. **特殊方式**：为特定协议设计的时钟恢复方式，如PCI-Express、Fibre Channel等。
#### 七、示例：SATA3时钟恢复参数设置
以SATA3为例，其抖动传递函数的要求如图2所示：
1. **JTF-3dB频点**：4.2MHz±2MHz。
2. **JTF峰值**：最大3.5dB。
3. **420KHz±1%处的衰减**：38.2dB±3dB。
使用DSA91204A示波器进行时钟恢复参数设置时，需根据具体的CDR响应曲线选择合适的一级或二级锁相环，并仔细调整相关参数。图3展示了DSA91204A在测试SATA信号时的时钟恢复参数设置以及校验结果。
#### 八、结论
通过对串行信号的眼图分析，可以有效地评估信号的质量并发现潜在的问题。合理选择和设置时钟恢复方法对于获取准确的眼图至关重要。掌握眼图分析技巧不仅有助于提高产品的性能，还能在产品开发阶段减少故障排除的时间和成本。
