什么是眼图，眼图测试知多少？

工程师看海 2023-05-05 3293

描述

▼关注公众号：工程师看海▼分享一篇优秀的文章，来自知乎ID：是德科技 Keysight Technologies

很多工程师都知道高速信号需要测量眼图。那眼图代表着什么? 示波器眼图怎么调出来？该如何分析眼图的好与坏？以及从眼图各种形状上，我们能知道哪些信息呢？现代的眼图分析软件又有哪些新的功能？今天是德科技示给大家一一解答关于眼图测试的问题并介绍眼图模板和快速眼图测试的方法，不要错过啦！

https://www.keysight.com.cn/cn/zh/products/oscilloscopes.html

首先我们先了解关于眼图的基本知识

数字信号的眼图中包含了丰富的信息，可以体现数字信号的整体特征，能够很好地评估数字信号的质量，因而眼图的分析是数字系统信号完整性分析的关键之一。

什么是眼图？

眼图（Eye Diagram）是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果，叠加后的图形形状看起来和眼睛很像，故名眼图。眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形，它包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而估计系统优劣程度。

问题：为什么眼图测试的必测参数之一是眼高？

上图是一个典型的眼图测试各指标的示意图。其中眼图眼高定义如下：

EyeHeight=(PTopmean-3*PTopsigma)-PBasemean+3*PBasesigma)

PTopsigma即为眼图波形顶部的噪声标准偏差或均方根值，PBasesigma为眼图波形底部的噪声标准偏差或均方根值。由此可见，眼高最终结果与波形噪声标准偏差有直接关系。

来自知乎ID：是德科技 Keysight Technologies

串扰是什么意思？

串扰是一种失真，主要来自与数据码型无关的幅度干扰。由于耦合效应，一个干净的信号（我们称为“受扰信号”）可能受到“干扰”信号的串扰影响。干扰信号会使得受扰信号发生变形，并让受扰信号的眼图闭合。工程师希望信号是串扰极小或完全没有串扰的干净信号，如此才能获得张开的眼图，并进行准确无误的数据传输。如果受扰信号中存在串扰，那么这种干扰会导致眼图闭合，从而使得设计裕量变得很小甚至测量结果错误（见下图）。串扰还会降低受扰信号的垂直幅度和水平抖动性能，导致通信链路中的互操作性问题愈发严重。

有串扰和没有串扰的受扰信号眼图。

有串扰和没有串扰的受扰信号眼图。串扰会导致眼图闭合，从而降低设计裕量并可能造成设计的性能达不到技术指标。

推荐阅读：https://www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-05283/application-notes/5992-1610.pdf

https://www.keysight.com.cn/cn/zh/product/D9020ASIA/advanced-signal-integrity-software-eq-infiinisimadv-crosstalk.html

眼图的产生原理及作用

眼图实际上就是数字信号的一系列不同二进制码按一定的规律在示波器屏幕上累积后的显示，简单地说，由于示波器具有余辉功能，只要将捕获的所有波形按每三个比特分别地叠加累积，从而就形成了眼图。

8 种比特跳变组合及其层叠形成的眼图

眼图是查看抖动的最常用方式之一。可能的比特跳变组合总共有 8 种（见下图）。

眼图使用颜色分级来显示信号通过图中不同区域的频次高低，这提供了另一种查看时间间隔误差 TIE 频次的方法。通过眼图测试的张开度，您可以大致地查看有多少抖动。眼图张开度越大，信号中的抖动就越小。张开度越小，抖动就越多。

时间间隔误差TIE (Time Interval Error)，表示时钟的每个有效沿相对于理想位置的变化。

下图中显示了这样的一个例子。直方图中的着色区说明这个眼图有明显的计时误差，图中还表现出误差发生的大致频次。是德科技的实时眼图软件可以在仪器上自动生成这个眼图，使您可以很容易地看到随机抖动 RJ 和确定性抖动DJ（或 PJ）对您的器件有何影响。由于此 PDF 有两个峰（双峰），因此我们可以判断，这个系统中同时存在 DJ 和 RJ。