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引論 眼圖參數，特別是眼高和眼寬，經(jīng)常造成工程師的困惑，針對眼高眼寬以及其他像1電平、0電平等眼圖參數的算法并不是通用的，因為他們假設眼圖垂直片段上的電壓分布很好的擬合高斯分布。對于光信號，這是一個(gè)很好的假設。實(shí)際上，眼圖參數最初就是定義用在光信號上的，沒(méi)有考慮ISI等信號完整性的影響，通過(guò)電路板和互聯(lián)器件傳輸的串行信號的眼圖片段通常不是高斯分布的。這樣測試出來(lái)的眼高眼寬的結果可能不會(huì )返回正確的結果，這篇文章針對眼高測量，討論為什么會(huì )發(fā)生這種狀況，并且給讀者避免這種狀況的建議，相似的分析適用于眼寬，但是不在這篇文章中討論。 眼圖參數的算法基于高斯模型，使用眼圖中心的3sigma來(lái)定義眼高和眼寬。描述光信號眼圖時(shí)，這種算法工作的很好。光眼圖來(lái)自通過(guò)光纖路徑傳輸光信號。當然，當進(jìn)入示波器時(shí)，光信號會(huì )被轉換成電信號。但是預期是眼圖不會(huì )受到信號完整性的影響。這些眼圖一般都很干凈，有很清晰的高低電平。相對應的是，受到頻率相關(guān)損耗導致的ISI影響的信號形成的眼圖，在這種狀況下，眼高和眼寬會(huì )返回不準確的結果。TeledyneLecroy，Agilent，Tektronix都使用相同的3sigma推算算法，這種技術(shù)會(huì )在后面做詳細描述。 【分頁(yè)導航】 第1頁(yè)：引論 第2頁(yè)：受ISI影響的眼圖例子 第3頁(yè)：傳統眼高算法和受ISI影響眼圖的估算 第4頁(yè)：噪聲分析軟件包 受ISI影響的眼圖例子 下圖1顯示的是受通道中的ISI影響的眼圖，這個(gè)信號完整性影響導致信號會(huì )根據歷史bit位有不同的信號軌跡，這個(gè)信號是PRBS11，8Gbps NRZ碼型。信號源的幅度設置為+/-300mv，示波器測量的是經(jīng)過(guò)過(guò)電路板上11英寸走線(xiàn)的信號。信號通過(guò)通道后，信號幅度衰減減為大約+/-250mv，但是由于歷史bit位的不同，0電平和1電平電壓差異很大，這種特性是問(wèn)題的根源。 圖1右測的直方圖顯示的是眼圖中間20%垂直片段的電壓的分布狀況。左側的直方圖是0電平的分布狀況，右測的直方圖是1電平的分布狀況，兩個(gè)直方圖都不是單高斯分布，由于分布狀況不擬合高斯模型，計算出來(lái)的眼高參數返回的是一個(gè)錯誤的結果。 為了進(jìn)一步說(shuō)明ISI對眼圖的影響，圖2顯示的是一個(gè)帶有ISI但沒(méi)有抖動(dòng)的模擬PRBS5信號的的眼圖，由ISI導致的穿過(guò)眼圖不同的信號軌跡可以很容易的觀(guān)察到。相應的直方圖清楚的顯示垂直片段電壓的分布不是一個(gè)高斯分布。 【分頁(yè)導航】 第1頁(yè)：引論 第2頁(yè)：受ISI影響的眼圖例子 第3頁(yè)：傳統眼高算法和受ISI影響眼圖的估算 第4頁(yè)：噪聲分析軟件包 傳統眼高算法和受ISI影響眼圖的估算 傳統眼高算法如下所示，該算法通過(guò)尋找高低電平直方圖平均值確定高低電平，并使用他們的3sigma電壓確定眼高。 EyeHeight=OneLevel–ZeroLevel–3σOneLevel–3σZeroLevel 當直方圖產(chǎn)生不準確的1和0水平，或當3sigma不是正確的度量推算分布到眼圖中心,該算法將失敗。 對于圖1中的眼圖 OneLevel=188.2mV(如眼圖1電平參數所示) ZeroLevel=-188.1mV(如眼圖0電平參數所示) σ,OneLevel=55.2mV(右側直方圖的標準偏差) σ,ZeroLevel=55.1mV(左側直方圖的標準偏差) 對比眼圖電平，檢查公式中的值，可以很快發(fā)現上述公式會(huì )導致一個(gè)不準確的結果，眼圖外邊緣的1電平值與0電平值與+/-300mV差異很大.而且從圖中可以明顯發(fā)現1sigma55mV是不合理的。 由此推算得到的眼高如下： EyeHeight(mV)=188.2-(-188.1)-3*55.1-3*55.2=45.4mV （上面數值和圖片中眼圖參數表中的值（43.9mv）之間的差異是由于眼高計算中確定Sigma使用不同的分級造成的，是可以忽略的），我們得到一個(gè)對描述眼張開(kāi)度沒(méi)有幫助的結果。我們所得的結論就是傳統的眼高算法是有缺陷的,不應該被用來(lái)確定受ISI影響的電眼圖的張開(kāi)度。 【分頁(yè)導航】 第1頁(yè)：引論 第2頁(yè)：受ISI影響的眼圖例子 第3頁(yè)：傳統眼高算法和受ISI影響眼圖的估算 第4頁(yè)：噪聲分析軟件包 因此，“正確的”眼高是多大？ 現在我們看到不能用傳統眼高參數來(lái)描述眼圖張開(kāi)度，我們重現回到計算公式上，圖3顯示用光標量到的眼張開(kāi)度是157mv，但是這個(gè)值是使用主觀(guān)性很強的光標測量到的，而不是來(lái)自重復、客觀(guān)的算法。 考慮正確的眼高是多少，必須注意到眼圖閉合度會(huì )隨著(zhù)你用來(lái)計算眼圖的UI數量的增加而增加。因為隨機抖動(dòng)是無(wú)邊界的，會(huì )影響眼圖的張開(kāi)度。當用來(lái)計算眼圖的UI數量增大1000倍時(shí)，上圖中選擇的光標位置就會(huì )不同。所以在做眼張開(kāi)度測量時(shí)，工程師必須考慮采集多少數據來(lái)形成眼圖。通常，我們嘗試理解眼圖閉合度和誤碼率的函數關(guān)系。這個(gè)問(wèn)題在抖動(dòng)分析領(lǐng)域已經(jīng)得到解答，常用的雙狄拉克模型被用來(lái)外推特定的誤碼率下的抖動(dòng)，像10E-12。在描述眼高時(shí)也需要相似的方法，下面我們介紹這樣一個(gè)方法。 噪聲分析軟件包中的EH BER就是答案 力科SDAIII-Complete LinQ噪聲分析軟件包中包含EH BER測量能力。這個(gè)測試就是上面提到的：通過(guò)外推隨機噪聲到工程師選定的誤碼率，來(lái)測量眼圖的張開(kāi)度。這個(gè)測量的是在眼圖設置中的Sample Phase中完成的。圖4顯示這個(gè)值是：121.6mv。這是推算到的在10E-12誤碼率的眼張開(kāi)度，我們可以看到使用像上面圖3中的光標明顯高估了在10E-12誤碼率下的眼張開(kāi)度。用光標測量的值對應的是誤碼率10E-5下的眼張開(kāi)度。使用光標的測量值看起來(lái)很合理，但是推算在更大數據量像10E12時(shí)的眼圖張開(kāi)度時(shí)，使用光標就無(wú)法做到了。 【分頁(yè)導航】 第1頁(yè)：引論 第2頁(yè)：受ISI影響的眼圖例子 第3頁(yè)：傳統眼高算法和受ISI影響眼圖的估算 第4頁(yè)：噪聲分析軟件包 |
