信号完整性分析基础系列之二——关于眼图测量(下).pdf

在数字通信系统中，信号完整性分析是确保数据传输质量的关键步骤，而眼图测量则是分析信号完整性的一种重要工具。眼图作为一种图形化的信号表示方法，能够直观地显示信号的抖动、噪声等特性。在数字信号处理中，眼图可以帮助工程师评估信号的传输性能，从而进行必要的设计调整和优化。以下详细介绍信号完整性分析中关于眼图测量的基础知识。 ### 眼图测量的起源与分类 眼图测量起源于20世纪初，随着数字通信的发展，其测量方法也在不断完善。根据测量方法的不同，可以将眼图测量分为传统眼图测量方法和现代眼图测量方法。传统眼图测量方法主要依赖于硬件触发技术，而现代眼图测量方法则采用了软件 PLL（相位锁定环）技术来恢复时钟信号。 ### 传统眼图测量方法 传统眼图测量方法通过硬件触发进行数据采集，其特点是“同步触发+叠加显示”，即每触发一次，示波器上增加一个UI（Unit Interval，单位间隔），每次叠加一个比特位。此方法虽然直观，但存在效率低下、触发抖动引入误差、对非连续信号处理能力差等问题。 ### 现代眼图测量方法 现代眼图测量方法则通过连续采集数据并利用软件 PLL 恢复时钟信号，然后按比特位切割并叠加显示，因此被称为“同步切割+叠加显示”。与传统方法相比，现代方法更为高效，受触发抖动影响小，能够恢复的时钟抖动为零，且能对非连续性信号进行有效测量。 ### 眼图测量方法的关键点 - **同步**：确保数据与时钟信号同步，这是准确测量眼图的基础。 - **叠加显示**：通过模拟余辉方法，将多次触发或采集的数据累积显示。 ### 现代眼图测量方法的原理 现代眼图测量方法使用连续比特位采集数据，用软件 PLL 恢复时钟，每次切割并叠加一个比特位，直至形成完整的眼图。该方法能够有效减少测量时间和提高测量精度，尤其适用于高速信号的分析。 ### 现代眼图测量方法的优势 1. **效率高**：能在短时间内完成眼图的生成，大幅减少测量所需时间。 2. **触发抖动小**：通过一次捕获大量数据形成眼图，大幅减少触发抖动的影响。 3. **无时钟恢复抖动**：软件 PLL 方法避免了硬件时钟恢复抖动问题。 4. **适用性强**：能够处理非连续性信号，并提供更高级的眼图分析功能。 ### 眼图测量在实际应用中的问题 - **触发抖动与CDR抖动**：传统方法引入的触发抖动和CDR抖动会引入较大的误差，而现代方法由于无需触发，因此几乎无此类问题。 - **对非连续性信号的处理**：传统方法无法有效处理非连续性信号，而现代方法则可以分离出发射和接收数据，适应于突发模式信号。 ### 力科示波器的特点与优势 力科公司自2002年发明创新的眼图测量方法以来，保持了在眼图测量方面的绝对领先优势。力科的串行数据分析仪SDA系列成为了测量眼图的首选工具，并形成了行业标准。力科示波器的特点和优势包括： 1. 测量效率高，能够快速生成眼图。 2. 准确性高，触发抖动和时钟恢复抖动几乎为零。 3. 可以对局部放大后的波形和历史保存的波形做眼图分析。 4. 提供高级眼图分析功能，如眼图失败定位跟踪、ISOBer功能等。 ### 总结 眼图测量是高速数字通信系统中不可或缺的一部分，它为设计人员提供了一种判断信号完整性和质量的直观方法。随着技术的发展，现代眼图测量方法已成为主流，尤其是在处理高速、复杂信号时，其高效性和准确性表现得尤为突出。力科在眼图测量领域的创新和领先地位，为工程师们提供了解决信号完整性问题的有力工具，显著提高了数字通信系统的性能。