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眼圖(Eye Diagram)與數字訊號測試

                                                                                                   圖2. 電平變換引數 訊號不可能每次高低電平的電壓值都保持完全一致,也不能保證每次高低電平的上升沿、下降沿都在同一時刻。如圖3,由於多次訊號的疊加,眼圖的訊號線變粗,出現模糊(Blur)的現象。所以眼圖也反映了訊號的噪聲抖動:在縱軸電壓軸上,體現為電壓的噪聲(Voltage Noise);在橫軸時間軸上,體現為時域的抖動(Jitter)。

                                                                           

                                                                                                          圖3. 噪聲和抖動        由於噪聲和抖動,眼圖上的空白區域變小。如圖4,在除去抖動和噪聲的基礎上,眼圖上空白的區域在橫軸上的距離稱為眼寬(Eye Width),在眼圖上疊加的資料足夠多時,眼寬很好的反映了傳輸線上訊號的穩定時間;同理,眼圖上空白的區域在縱軸上的距離稱為眼高(Eye Height),在眼圖上疊加的資料足夠多時,眼高很好的反映了傳輸線上訊號的噪聲容限,同時,眼圖中眼高最大的地方,即為最佳判決時刻

                                                                              

                                                                                                          圖4. 眼高和眼寬           數字訊號在取樣前後,需要有一定的建立時間(Setup Time)和保持時間(Hold Time),數字訊號在這一段時間內應保持穩定,才能保證正確取樣,如圖5.1中藍色部分。而對於輸入電平的判決,需要高電平的電壓值高於輸入高電平VIH,低電平的電壓值地與輸入低電平VIL,如圖5.1中的綠色部分。所以,我們可以得知最早的取樣時刻和最晚的取樣時刻如圖5.1和5.2所示。

                                                                               

                                                                                                        圖5.1取樣和判決a

                                                                            

                                                                                                              圖5.2取樣和判決b 在最佳取樣時刻,取樣的誤位元速率是最低的,而隨著取樣時刻向時間軸兩側的移動,誤位元速率不斷增大,如圖6所示。所以工程上也經常畫出訊號取樣週期內誤位元速率的變化曲線,稱為澡盆曲線(Bathtub Curve)。

                                                                                  

                                                                                                                 圖6. Bathtub Curve         在實際測試時,為了提高測試效率,經常使用到的方法是Mask Testing。即根據訊號傳輸的需求,在眼圖上規定一個區域(如圖7中的菱形區域),要求左右的訊號全部出現在這個區域之外,一旦菱形區域內有出現訊號,則宣佈測試未通過。