眼图的定义与测量方法
眼图的测量
内容提要：本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇，从四个方面介绍了眼图测量的相关知识：一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。全分为上、下两篇。上篇包括一、二部分。下篇包括三、四部分。
您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。在力科于2002年发明基
于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基
于采样示波器的传统方法。
您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完
整地准确地理解眼图的测量原理。很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图
是可以作为一项重要的调试工具的。
在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。那天面试时，老
板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。之后我Google“眼图”，看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。刚刚我再次Google“眼图”，仍然
没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。
网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地
专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。
“在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰
对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。
如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元
定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。
二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两
只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。
在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度，反映了码间串扰的强弱。由此可知，眼图能
直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用下图所示的图形来描述，由此图可以看出：（1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。
（2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜率越大，系统对定时抖动越敏感。
图一眼图
（3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失
真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。
(4）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。
（5）在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它
就有可能发生错误判决。
（6）横轴对应判决门限电平。”
是该专门写篇文章详细讲解眼图了！写得不正确、不到位的地方，恳请大
家指正，以使这篇文章将能不断修改完善，有益于广大工程师们的学习。
一、串行数据的背景知识
串行信号种类繁多，在图二所示的有PCI Express,Rapid IO,DVI,S-ATA,USB,SDH,XAUI，等，其实现在的流行总线还远不止这些。每年都出来一些新流行的串行总线。每些总线差不多都有一个权威机构来定义该总线的信号标准和测试规范，这些机构成员多是由来自于不同公司的专家兼职担任。当然，关于PC的串
行总线差不多由Intel来领导。图三所示某基于Intel Chipset的笔记本电脑的框架图中的各种总线,除了DDR和FSB是并行数据之外,其它都是串行数据了。这些权威机构除了定义规范，当然也会有一些利益博弈。所以有新的利益集团(这是一个
中性的词)策划推广的时候就可能有新的总线规范出台，这就象3G有三种标准一样。你方唱罢我登场，搞得下游厂商手忙脚乱。
串行数据总线越来越多，权威机构定义的测试规范也纷繁芜杂，我一直觉得该将这么多的权威机构统一为一个权威机构，就叫“串行总线国际工程师协会”好了，如果力科最先发起并领导这个协会，然后定义一系列的串行信号测试规范中都只推荐力科示波器，那么亲爱的朋友们，这个Day Dream的最终结果是什么？示波器行业也许会重新大洗牌。人们总相信权威机构推荐的，譬如我们平时用牙膏等都会相信“中华医学会”之类的推荐.
信号速率不断加倍再加倍，2004年我刚到力科的时候，主流的串行信号速率在PC行业是2.5Gb/s，在通信行业是3.125Gb/s，如今，PC行业已Double到
5Gb/s，通信行业已Double到6.25Gb/s，而且PC行业的8Gb/s，通信行业的
12.5Gb/s似乎已指日可待。速率越来越高，并行数据必然要让位于串行数据。串行数据传输的典型结构框图如图三所示，“万变不离其宗”，都是“两根差分线”。相比于并行数据，串行数据的优点是：1，信号线的数量减少。2，消除了并行数据之间传输的延迟问题。
图二串行数据的整体特点
图三某笔记本电脑架构示意图
3，因为时钟是嵌入到数据中的，数据和时钟之间的传输延迟也同样消除了。4, 传输线的PCB设计也更容易些。
5, 信号完整性测试也更容易。
图四串行信号实例
串行数据的测试点包括了芯片的发送端和接收端等不同节点。描述串行
数据的常用单位是波特率和UI，譬如3.125Gb/s表示为每秒传送的数据比特位是
3.125G比特(bit)，对应的一个单位间隔（1UI）表示为一个比特位的宽度是波特
率的倒数，1UI=1/（3.125Gb/s）=320ps。现在比较常见的串行信号码形是NRZ码。正电平表示”1”，负电平表示“0”。图三所示是示波器捕获到的一组串行信号，虚线之间的时间间隔代表了一个UI，图中对应的码型是101100101010001。
二、眼图的一些基本概念
—“什么是眼图？”
—“眼图就是象眼睛一样形状的图形。”
眼图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。眼图上通常显示的是1.25UI的时间
窗口。眼睛的形状各种各样，眼图的形状也各种各样。通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。图六的眼图有“双眼皮”，可判断出信号可能有串扰或预（去）加重。图七的眼图“眼睛里布满血丝”，这表明信号质量太差，可能是测试方法有错误，也可能是PCB布线有明显错误。图八的眼图非常漂亮，这可能是用
采样示波器测量的眼图。
图五眼图定义
图六“双眼皮”眼图
由于眼图是用一张图形就完整地表征了串行信号的比特位信息，所以成
为了衡量信号质量的最重要工具，眼图测量有时侯就叫“信号质量测试（Signal Quality Test,SQ Test）”。此外，眼图测量的结果是合格还是不合格，其判断
依据通常是相对于“模板（Mask）”而言的。模板规定了串行信号“1”电平的容限，“0”电平的容限，上升时间、下降时间的容限。所以眼图测量有时侯又被称
为“模板测试（Mask Test）”。模板的形状也各种各样，通常的NRZ信号的模板如图五和图八蓝色部分所示。在串行数据传输的不同节点,眼图的模板是不一样的，所以在选择模板时要注意具体的子模板类型。如果用发送端的模板来作为接收端眼图模板，可能会一直碰模板。但象以太网信号、E1/T1的信号，不是NRZ码形，其
模板比较特别。当有比特位碰到模板时，我们就认为信号质量不好，需要调试电路。有的产品要求100%不能碰模板，有的产品是允许碰模板的次数在一定的概率以内。（有趣的是，眼图85%通过模板的产品，功能测试往往是没有问题的，譬如我在用
的电脑网口总是测试不能通过，但我上网一直没有问题。这让很多公司觉得不用买示波器做信号完整性测试以一样可以做出好产品来，至于山寨版的，更不会去买示波器测眼图了。）示波器中有测量参数可自动统计出碰到模板的次数。此外，根据“侵犯”模板的位置就能知道信号的哪方面有问题从而指导调试。如图九表明信号的问题主要是下降沿太缓，图十表明1电平和0电平有“塌陷”，可能是ISI问题导致的。
图七“眼睛布满血丝”的眼图
图八最漂亮的“眼睛”
图九下降沿碰到模板的眼图
图十“1”电平和“0”电平有“塌陷”的模
板
和眼图相关的眼图参数有很多，如眼高、眼宽、眼幅度、眼交叉比、“1”电平，“0”电平，消光比，Q因子，平均功率等。图十二表示幅度相关的测量参
数的定义。“1”电平和”0”电平表示选取眼图中间的20%UI部分向垂直轴投影
做直方图，直方图的中心值分别为“1”电平和“0”电平。眼幅度表示“1”电平
减去“0”电平。上下直方图的3sigm之差表示眼高。图十二、十三、十四，十五
表示了其它一些眼图参数的定义，一目了然，在此不再一一描述。不过，有经验的工程师知道，在眼图形象很糟糕的时候，眼图参数测试的结果显得很不准确。这时候，建议您可以用力科的自定义眼高测量方法来测量，如图十六所示。
图十一眼图参数定义图十二眼图参数定义
图十三眼图参数定义图十四眼图参数定义
图十五眼图参数定义
图十六自定义眼高测量方法
信号完整性分析基础系列之
二
——关于眼图测量（下）
汪进进美国力科公司深圳代表处
三、眼图测量方法
之前谈到，眼图测量方法有两种：2002年以前的传统眼图测量方法和2002年之后力科发明的现代眼图测量方法。传统眼图测量方法可以用两个英文关键词来表示：“Triggered Eye”和“Single-Bit Eye”。现代眼图测量方法用另外两个英文关键词来表示：“Continuous-Bit Eye ”和“Single-Shot Eye”。传统眼图测量方法用中文来理解是八个字：“同步触发+叠加显示”，现代眼图测量方法用中文来理解也是八个字：“同步切割+叠加显示”。两种方法的差别就四个字：传统的是用触发的方法，现代的是用切割的方法。“同步”是准确测量眼图的关键，传统方法和现代方法同步的方法是不一样的。“叠加显示”就是用模拟余辉的方法不断累积显示。
传统的眼图方法就是同步触发一次，然后叠加一次。每触发一次，眼图上增加了一个UI，每个UI的数据是相对于触发点排列的，因此是“Single-Bit Eye”,每触发一次眼图上只增加了一个比特位。图一形象表示了这种方法形成眼图的过程。
图一传统眼图测量方法的原理
传统方法的第一个缺点就是效率太低。对于现在的高速信号如PCI-
Express Gen2，PCI-SIG要求测量1百万个UI的眼图，用传统方法就需要触发1
百万次，这可能需要几个小时才能测量完。第二个缺点是，由于每次触发只能叠加一个UI,形成1百万个UI的眼图就需要触发1百万次，这样不断触发的过程中必
然将示波器本身的触发抖动也引入到了眼图上。对于2.5GBbps以上的高速信号，
这种触发抖动是不可忽略的。
如何同步触发，也就是说如何使每个UI的数据相对于触发点排列？也有
两种方法，一种方法是在被测电路板上找到和串行数据同步的时钟，将此时钟引到示波器作为触发源，时钟的边沿作为触发的条件。另外一种方法是将被测的串行信号同时输入到示波器的输入通道和硬件时钟恢复电路(CDR)通道，硬件CDR恢复出
串行数据里内嵌的时钟作为触发源。这种同步方法引入了CDR抖动，这是传统方
法的第三个缺点。此外，硬件CDR只能侦测连续串行信号才能工作正常，如果被
测信号不是连续的，譬如两段连续比特位之间有一段低电平，硬件CDR就不能恢
复出正确的时钟。另外，传统方法的工作原理决定了它不能对间歇性的串行信号做眼图，不能对保存的波形做眼图，不能对运算后的波形做眼图，这限制了应用范围。这是传统方法的第四个缺点。
力科于2002年发明的现代方法形成眼图的原理如图二所示。示波器首先
捕获一组连续比特位的信号，然后用软件PLL方法恢复出时钟，最后利用恢复出
的时钟和捕获到的信号按比特位切割，切割一次，叠加一次，最终将捕获到的一组数据的每个比特位都叠加到了眼图上。在力科的示波器中，恢复出的时钟可以单独输出来另作它用。
软件PLL方法恢复时钟代替了传统方法中的硬件CDR方法是一大进步。
我们需要对软件PLL的工作原理深入理解。关于软件PLL，我们将另文介绍。
如果一次捕获了1百万UI的PCI-E Gen2的数据，那么用这种方法基于力科的
第四代示波器可以在1-2秒内形成眼图，因此，这种方法形成眼图的效率非常高，
这是现代方法的第一个优点。此外，该方法通过触发一次捕获的大量数据就能形成大量数据的眼图，触发抖动约等于零，这是该方法的第二个优点。由于是用软件PLL方法，因此时钟恢复抖动也为零，这是该方法的第三个优点。该方法可以对局部放大之后的波形做眼图，可以对历史保存的波形做眼图，可以有一些高级眼图分析功能，如眼图失败定位跟踪功能，ISOBer功能等，这是该方法的第四个优
点。
图二现代眼图测量方法的原理
图三所示清楚表示了现代方法对于非连续性的信号做眼图的优势。传统的方法无法分离出发射数据和接收数据，但用现代的方法则能隔离出发射和接收数据。在实际应用中这种非连续性的信号比较常见，如处于实际工作模式下的PON信号，就是突发的一帧一帧的数据。
图三现代眼图方法的优势——对局部放大之后的波形做眼图
四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势
自2002年力科发明创新的眼图测量方法以来,力科一直在眼图测量方面保持了绝对领先优势。力科的串行数据分析仪SDA系列成为测量眼图的首选工具。现在总结力科公司在眼图测量方面的特点和优势如下：
1，眼图测量是衡量高速信号质量的最常用方法。力科是业界最先采用软件恢复时种的方法来形成眼图的，而现在这种方法已成为眼图测量的行业标准。也就是说，力科定义了眼图测量的新标准。
前面已详细比较了两种方法的优缺点。下面这张图片是用力科示波器和其它品牌示波器测试相同信号的对比。用传统方法引入的触发抖动和CDR抖动带来了150ps的峰-峰值误差,这是不能忽略的误差。在力科的示波器中保留了用硬件时钟形成图的功能，但已几乎没有工程师再喜欢用这种传统的方法了。
图四现代方法和传统方法测量眼图的差别
2,力科示波器的眼图测量操作界面非常的简洁快速, 而且不需要利用第三方面
软件，眼图的测试结果显示在示波器显示界面上，不需要打开第三个窗口。
在关于示波器的第三方调查报告中，易于操作常作为使用者对理想示波
器的期待的首项。“Although ease-of-use means different things to
different people.”,但稍微有一点点公正之心的人都会同意这个结论：力科示波
器的操作界面是最清晰简洁的，最容易上手的，眼图测量更是最方便的。
图五是力科SDA操作界面。一级菜单，一目了然的操作步骤。第一步
点击选择信号源，第二步选择信号类型，第三步查找比特率，第四步点击眼图出来了。如果PLL不是Golden PLL，多一次点击PLL设置的操作。第一步、第二步、
第三步在第一次进入测试界面设置完成后，随后不用再重复设置。所以在持续测试
过程中，通常每次只需要点一键“Mask Tes”就产生了眼图。更是可以在点击“Summary”之后，同时产生了眼图、浴盆曲线、抖动趋势图、抖动直方图、各种
抖动测量参数等,如图六所示。何其方便哉！
图五力科SDA 眼图测试操作步骤
在一次面对面的PK中，客户要求同时测量眼图和抖动参数，我们一秒钟操
作完之后，大家开始观看T公司的AE在操作，只见鼠标飞速点击上百次，结果等
了整整几分钟后还不见结果出来（也有可能那天是操作上出现了失误）。一级又
一级深埋的菜单，呼啦啦弹出一个又一个的窗口。图七就是那次PK的时候D公司
点击上百次鼠标之后的结果。但显然和力科的图片相比，缺少了抖动测量参数。
这些参数去哪里了？为什么没有显示出来？因为D公司的示波器测试眼图的窗口和
眼图参数的窗口是两个窗口，不能同时保存起来，除非是接上键盘按PrintScreen 键。为了完成眼图测量，D公司的示波器总共需要有四个窗口——操
作设置窗口，眼图结果显示窗口，测量参数窗口，示波器自身的窗口。
除了窗口多以外，D公司的眼图测量操作真的有那么复杂吗？是的，但也
未必，如果你是D公司示波器的Fans，你已经知道如何飞速地点击鼠标，可能你
也不会觉得复杂，但对于初学者，其操作怎一个“烦”字了得！第一次我们在培训
中和D公司的示波器亲密接触，我和我的同事们都象遇到一个刺猬一样无从下手，最后都只得利用其操作向导的方式（如图八所示）来执行，但这种向导方式必须要设置七步，每一步至少要点击两次鼠标。操作到第七步时如果发现第一步设置不对，要重新点击六次回到第一步。但如果第三步时发现被测信号不是标准的总线信号，这个向导似乎不能用来测试普通的串行信号。（可能有更简便的操作步骤，我仅提供的是我两次测试的体验感受，不对之处，请指正。）第一次操作了D的眼图测量之后激起了我对它的操作步骤的强烈兴趣，我下载了RT-EYE
图六一键操作，信息大全
图七 D公司的资深工程师点击上百次鼠标之后的结果，但测量参数结果不见
了
图八 D公司示波器眼图测量操作步骤
软件包的操作手册，在操作手册的第66页，有图九所示的操作说明示意图。仅此一图便可见其操作之繁琐了，难怪D公司的AE不太愿意去教会工程师们去用他们的眼图测量功能， D公司的眼图软件是基于外挂的Java程序开发的，操作的繁琐和界面的复杂是由该基因决定的。
图九引自RT-EYE软件包操作手册
3, 力科示波器测量眼图的速度快，不管当前捕获的数据样本数是400Kpts，还是
10Mpts，都能一次利用所有的这些数据形成眼图。
信号速率越来越高，眼图测量中要求包含的UI样本数越来越多，为使自己对产品的硬件性能放心，很多工程师喜欢连续测量眼图累计几百万的UI来观察有
没有碰到模板。如果您有这种冲动，希望测试很多样本下的眼图，D公司的工程师
们会以专业地口吻告诉你，不必要这样做，因为XX协会没有规定测试这么多样本。图六显示力科示波器捕获了4Mpts的采样点，对应的一次测量了494.046K个UI的眼图。图十显示力科示波器捕获了50Mpts的采样点，一次性测量了18.73449M个
UI的眼图。力科示波器做10Mpts采样点的PCI-E G1眼图需要1-2秒钟，但D公司的示波器需要6分钟（360秒）。力科示波器做20Mpts采样点的PCI-E G1
眼图，需要2-3秒钟，D公司的示波器通常这时候会死机。以上数据来自于本人
实测。但D公司在演示眼图测量时，您不会觉得很慢，反而觉得很快。为什么？
您注意到图七的左上图有一个标识UIs:8000:574996; Total:8000：574996了吗？这表示D示波器这时捕获了574996个UI，但只截取了其中的8000个来做眼图。如果您要测量100万个UI的眼图，D的这个标识数字会不断增加，8000-16000-24000-32000,一路涨到1000000，数字要翻转125次，整个过程历时大约
20分钟，如果当时示波器的状态不好，可能会导致死机。估计等您先去喝一杯咖啡就可以翻转完成。股票每天也都只样翻转就好了☺
图十一次捕获测量18.73449M个UI的眼图
在图十一中，我们看到D公司自己声明的软件限制，稍懂英语的朋友可以阅读一下这个限制的含义。其核心意思是这个软件太消耗计算资源了，用的时候要小心一点;如果要去除存储深度的限制，您需要创建一个文本文件来解除限制。在那次PK大战中，D公司坚持要以测量8K个UI来和我们比较测量494K个UI的
速度，但坚持不同意解除这个限制——不解除限制，测量一次8K个UI就不再翻
转数字了，停在8000个，股票一次涨停了!后来D公司另外一个软件包DPOJET
可以在菜单中解除这个限制，如图十二所示，“Enable high performance eye rendering”，选中这个之后就可以不断翻转了。如果您的测试需求是要测量8K
个UI,请注意在测量前设置这个界面。这个设置隐藏在"Jitter & Eye Analysis"
菜单列表下的"Preferences"子菜单的"Measurement"子菜单中。我的美国同事给我讲的一个故事是："when I pointed this out to a customer, the manager of the engineering group basically threw out 3 months worth of serial data measurements done by his team using the Tek DPOJET and asked them to do it all over again." 这个客户将之前用DPOJET测试了三个月的数据全部作废了,重新再测试一遍！您需要检查一下您之前用D公司示波器测试眼图时是否注意到了这一点。
信号完整性常用的三种测试方法
信号完整性常用的三种测试方法 信号完整性是指在传输过程中信号能够保持原始形态和准确性的程度。在现代高速通信和数字系统中，信号完整性测试是非常重要的工作，它能 够帮助工程师评估信号的稳定性、确定系统的极限速率并发现信号失真的 原因。下面将介绍三种常用的信号完整性测试方法。 一、时域方法 时域方法是信号完整性测试中最常见和最直观的方法之一、它通过观 察信号在时间轴上的波形变化来评估信号的完整性。时域方法可以检测和 分析许多类型的信号失真，如峰值抖动、时钟漂移、时钟分布、幅度失真等。 时域方法的测试设备通常包括示波器和时域反射仪。示波器可以显示 信号的波形和振幅，通过观察波形的形状和幅度变化来判断信号完整性。 时域反射仪可以测量信号在传输线上的反射程度，从而评估传输线的特性 阻抗和匹配度。 二、频域方法 频域方法是另一种常用的信号完整性测试方法。它通过将信号转换为 频域表示，分析信号的频谱分布和频率响应来评估信号完整性。频域方法 可以检测和分析信号的频谱泄漏、频谱扩展、频率失真等。 频域方法的测试设备通常包括频谱分析仪和网络分析仪。频谱分析仪 可以显示信号的频谱图和功率谱密度，通过观察频谱的形状和峰值来评估 信号完整性。网络分析仪可以测量信号在不同频率下的响应和传输损耗， 从而评估传输线的频率响应和衰减特性。
三、眼图方法 眼图方法是一种特殊的信号完整性测试方法，它通过综合时域和频域 信息来评估信号的完整性。眼图是一种二维显示，用于观察信号在传输过 程中的失真情况。眼图可以提供信号的时钟抖动、峰值抖动、眼宽、眼深、眼高等指标。 眼图方法的测试设备通常包括高速数字示波器和信号发生器。高速数 字示波器可以捕捉信号的多个周期，并将其叠加在一起形成眼图。通过观 察眼图的形状和特征，工程师可以评估信号的稳定性和传输质量。 总结起来，时域方法、频域方法和眼图方法是常用的信号完整性测试 方法。它们各自具有独特的优势和适用范围，可以互相协作来全面评估信 号的完整性。在实际应用中，根据具体需求和测试对象的特点，选择合适 的测试方法是非常重要的。
眼图
眼图 科技名词定义 中文名称：眼图 英文名称：eye diagram;eye pattern 定义：示波器屏幕上所显示的数字通信符号,由许多波形部分重叠形成，其形状类似“眼”的图形。“眼”大表示系统传输特性好；“眼”小表示系统中存在符号间干扰。 应用学科：通信科技（一级学科）；通信原理与基本技术（二级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 目录 概念 成因 码间串扰 概念 眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“眼图”。从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。 成因 眼图的成因：由于示波器的余辉作用，扫描所得的每一个码元波形将重叠在一起，从而形成眼图。 码间串扰
眼图的“眼睛”张开的大小反映着码间串扰的强弱。“眼睛”张的越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大。当存在噪声时，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊不清。若同时存在码间串扰，“眼睛”将张开得更小。与无码间串扰时的眼图相比，原来清晰端正的细线迹，变成了比较模糊的带状线，而且不很端正。噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正。眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息：可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱，有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响，评价一个基带系统的性能优劣；可以指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰。（ 1 ）最佳抽样时刻应在“眼睛”张开最大的时刻。（ 2 ）对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。斜率越大，对定时误差就越灵敏。（ 3 ）在抽样时刻上，眼图上下两分支阴影区的垂直高度，表示最大信号畸变。（ 4 ）眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平。（ 5 ）在抽样时刻上，上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。（ 6 ）对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小，表示零点位置的变动范围，这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响。
眼图实验报告
眼图实验报告 眼图实验报告 引言： 眼图是一种常用的电信测量工具，用于分析数字信号的质量和稳定性。通过观察信号在示波器屏幕上的显示，我们可以获得信号的波形、噪声和时钟抖动等信息。本实验旨在通过眼图分析方法，对数字信号进行测量和评估。 一、实验目的 本实验的主要目的是通过眼图实验，了解数字信号的质量和稳定性，并掌握使用眼图进行信号分析的方法。 二、实验原理 眼图是一种通过示波器观察信号波形的方法。在示波器屏幕上，我们可以看到一系列的“眼睛”，每个“眼睛”代表了一个数据位。通过观察这些“眼睛”的开闭程度和位置，我们可以判断信号的质量和稳定性。 在眼图中，水平轴代表时间，垂直轴代表信号的电压。每个“眼睛”由上下两条边界线和中间的开放区域组成。边界线的位置和开放区域的大小反映了信号的噪声和时钟抖动情况。边界线越平整，开放区域越大，表示信号质量越好；反之，表示信号质量较差。 三、实验步骤 1. 连接示波器和信号源：将信号源的输出与示波器的输入相连。 2. 设置示波器参数：根据实际情况，设置示波器的触发模式、时间基准和垂直尺度等参数。 3. 调整示波器触发：通过调整示波器的触发模式和触发电平，使信号能够稳定
地显示在示波器屏幕上。 4. 观察眼图：调整示波器的水平和垂直尺度，观察眼图的显示情况。注意观察 边界线的平整程度和开放区域的大小。 5. 分析眼图：根据眼图的显示结果，分析信号的质量和稳定性。可以通过观察 边界线的位置和开放区域的大小，判断信号是否存在噪声和时钟抖动。 6. 记录实验数据：将实验中观察到的眼图结果记录下来，以备后续分析和比较。 四、实验结果与分析 通过眼图实验，我们观察到了不同信号的眼图，并进行了分析。在实验中，我 们发现开放区域较大、边界线平整的眼图代表了较好的信号质量和稳定性，而 开放区域较小、边界线波动较大的眼图则表示信号质量较差。 实验中，我们还观察到了一些常见的眼图特征。例如，当信号存在噪声时，眼 图的开放区域会变小，边界线会变得不规则；当信号存在时钟抖动时，眼图的 边界线会出现波动。 五、实验总结 通过本次眼图实验，我们对数字信号的质量和稳定性有了更深入的了解。眼图 作为一种常用的电信测量工具，可以帮助我们评估信号的质量，分析信号的噪 声和时钟抖动等问题。 在实验中，我们学会了使用示波器观察眼图，并通过观察眼图的开放区域和边 界线，判断信号的质量和稳定性。通过实验结果的分析，我们可以进一步了解 信号的特点和问题，并采取相应的措施进行改进和优化。 总的来说，眼图实验是一种简单而有效的方法，可以帮助我们更好地了解数字 信号的特性。通过不断的实验和分析，我们可以提高对数字信号的认识，为实
眼图观测实验报告
眼图观测实验报告 一、实验目的 1、了解和掌握眼图的形成过程和意义。 2、掌握光纤通信系统中的眼图观测方法。 二、实验器材 主控&信号源模块 25号光收发模块 示波器 三、实验原理 1、实验原理框图 2、实验框图说明 本实验是以数字信号光纤传输为例，进行光纤通信测量中的眼图观测实验；为方便模拟真实环境中的系统传输衰减等干扰现象，我们加入了可调节的带限信道，用于观测眼图的张开和闭合等现象。如眼图测试实验系统框图所示，系统主要由信号源、光发射机、光接收机以及带限信道组成；信号源提供的数字信号经过光发射机和接收机传输后，再送入用于模拟真实衰减环境的带限信道；通过示波器测试设备，以数字信号的同步位时钟为触发源，观测TP1测试点的波形，即眼图。 3、眼图基本概念及实验观察方法 所谓眼图，它是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形。眼图包含了丰富的信息，反映的是系统链路上传输的所有数字信号的整体特征。利用眼图可以观察出码间串扰和噪声的影响，分析眼图是衡量数字通信系统传输特性的简单且有效的方法。 被测系统的眼图观测方法： 通常观测眼图的方法是，如下图所示，以数字序列的同步时钟为触发源，用示波器YT模式测量系统输出端，调节示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，则屏幕中显示的即为眼图。
眼图的形成示意图 一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每个状态组发送的此时要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在示波器屏幕上。 八种状态如下所示： 眼图参数及系统性能 眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。眼图的张开度受噪声和码间干扰的影响，当光收端机输出端信噪比很大时眼图的张开度主要受码间干扰的影响，因此观察眼图的张开度就可以估算出光收端机码间干扰的大小。 其中，垂直张开度水平张开度 从眼图中我们可以得到以下信息： （1）最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻。 （2）眼图斜边的斜率表示了定时误差灵敏度。斜率越大，对位定时误差越敏感。 （3）在抽样时刻上，眼图上下两分支阴影区的垂直高度，表示最大信号畸变。 （4）眼图中央的横轴位置应对应于判决门限电平。 （5）在抽样时刻上，眼图上下两阴影区的间隔距离的一半为噪声容限，若噪声瞬时值超过它就会出现错判。 （6）眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小，即过零点失真的变动范围；它对利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收系统来说影响定时信息的提取。 四、实验步骤
DDR眼图信号
信号好坏一望可知眼图帮助大 眼图是高速信号依据时间对累加1及0振幅的相对关系(图1)。由两个位所组成的眼图信号，其中中间的一个位是眼晴张开得以让信号顺利通过的关键。一般而言，眼图张得愈开，代表较佳的信号质量及较低的误码率；反之，眼图愈小即代表信号质量愈差，也有较高的误码可能。眼图两边的交叉点即代表信号由0转1及由1转0的信号转换质量，如此将有益于分析信号在振幅及时间上失真的损耗。 图1信号眼图 不同交叉比例关系传递不同信号位准 此外，由于眼图交叉百分比，是测量交叉点振幅与信号1及0位准之关系，因此不同交叉比例关系可传递不同信号位准。举例来说，一般标准的信号其交叉百分比为50%，即代表信号1及0各占一半的位准。为了测量其相关比率，使用的统计方式分析如图2。交叉位准依据交叉点垂直统计的中心窗口而计算出来的平均值，其比例方程式如下：100×[(交叉位准–0位准)/(1位准–0位准)] 图2眼图信号交叉点比例关系
其中的1及0位准是取眼图中间的20%为其平均值，即从40～60%中作换算；而最终眼图交叉比例即从0位准的0%到1位准的100%分析相关水平轴，而一般对应纵轴即会呈现趋近50%的关系。 随着纵轴交叉点比例关系的不同，又代表着不同的信号1或0传递质量之能耐。如图3所示，左边图形为不同交叉比例关系的眼图，对应到右边相关的1及0脉冲信号；同时，可以了解在不同脉冲信号时间的宽度下，与眼图交叉比例之关系。若分别以75%、50%及25%三种眼图交叉比例作说明；其中75%所对应的1及0脉冲信号显示，特别对于待测物着重在1位准测量信号质量时，1信号脉冲的时间轴宽度大于0信号脉冲，若以传递较多1位准信号的流量而言，将会依此比例关系来验证信号误码、屏蔽(Mask)及其极限值(Margin)。 图3不同眼图交叉比例与脉冲信号之关系 反之，若使用25%为验证，依其所对应的1及0脉冲信号显示，0信号脉冲的时间轴宽度将大于1信号脉冲，即待测物着重在0位准测量信号质量；或会传递较多0位准信号的流量。过多的0信号，一般容易造成接收端信号不易从其中抽取频率，导至无法同步，进而产生同步损失(Synchronous Loss)。对于一般的信号而言，平均分布信号位准1及0是最常见的，因此要求眼图交叉比例为50%，即相同的信号脉冲1与0长度标准，来作相关参数的验证。眼图比例关系的分布，可以有效地测量因不同1及0信号位准的偏差所造成的相对应振幅损失分析。 抖动质量攸关信号好坏 抖动质量是高速信号最常验证的项目，也是重要的测量参数之一，可有效验证相对理想时间下的飘移情形。在计算抖动时，常以眼图交叉点上升及下降边缘的信号对时间统计之分析方式作测量依据。如图4所示，在所选取的区块中进行抖动点对点(Jitter p-p)及抖动均方根值(Jitter RMS)之验证；其中Jitter p-p是以所取选取区块之统计宽度作为计算，而Jitter RMS是以平均分布标准差1奈秒作计算；而对应的真实抖动眼图如图4右方所示。
眼图测量的概念
眼图测量的概念 眼图测量是一种用于分析和评估数字通信系统的技术。在数字通信中，信息以数字信号的形式传输，而数字信号由一系列离散的样本组成。眼图测量通过显示和分析这些样本的时域波形，从而提供关于系统性能的重要信息。 在眼图中，每个数字信号样本被绘制为一个脉冲，这些脉冲被垂直堆叠在一起形成一个图像，类似于一个开放的眼睛。每个脉冲代表着一个时刻的信号状态，而整个眼图则显示了多个时刻的信号状态的叠加。通过观察眼图的形状、宽度和高度等特征，可以获得关于系统的多种信息。 眼图主要提供以下几个方面的信息： 1. 时基抖动：眼图的开口宽度可以反映系统的时基抖动性能。时基抖动是由于时钟不准确或传输路径中的噪声引起的，它会导致样本位置的不确定性。如果眼图的开口很窄，意味着系统中存在较大的时基抖动，这可能会导致信号误码率的增加。 2. 眼图的对称性：眼图的对称性可以反映系统的码间干扰情况。如果眼图两边的形状不对称，即开口宽度不一致，可能表明系统中存在码间干扰或码间失配。码间干扰会导致信号间的互相干扰，增加误码率。 3. 眼图的噪声水平：眼图的噪声水平可以反映系统的噪声性能。噪声会导致信
号波形的不规则性和抖动，从而影响系统的可靠性和性能。通过观察眼图的噪声水平，可以评估系统的抗噪声性能。 4. 采样时刻偏移：眼图可以显示信号采样时刻的偏移情况。采样时刻偏移会导致信号样本的错位，从而影响信号的恢复和解调。通过观察眼图的采样时刻偏移情况，可以判断系统是否存在采样时刻同步问题。 除了以上几个方面的信息，眼图还可以用于估计信号的传输带宽、检测系统中的串扰和非线性等问题。通过对眼图的仔细分析，可以发现可能存在的问题，并采取相应的调整和优化措施，以提高系统的性能和稳定性。 眼图测量可以使用专用的示波器、时钟回路、采样仪等设备进行。这些设备可以通过触发和同步功能来捕获和显示眼图。通过调整样本时钟、增加采样速率、降低噪声等措施，可以改善眼图的质量和可读性，并获得更准确的眼图测量结果。 总之，眼图测量是一种重要的技术工具，用于评估数字通信系统的性能。通过观察眼图的形状、宽度、高度和对称性等特征，可以获取关于系统时基抖动、码间干扰、噪声水平和采样偏移等方面的信息。这些信息可用于分析系统的稳定性、可靠性和性能，并帮助优化系统设计和调整参数，以提高通信系统的质量和性能。
电路中eye-概述说明以及解释
电路中eye-概述说明以及解释 1.引言 1.1 概述 概述 眼图（Eye diagram）是电路中一种常用的信号分析工具，它可以直观地展示出数字信号的品质和传输效果。在现代通信系统中，眼图被广泛应用于高速串行数据传输的评估和调试。通过观察眼图的开口大小、噪声水平和信号失真情况，工程师可以更好地了解信号的质量，并进行相应的优化和改进。 眼图的形状对于判断信号传输的可靠性至关重要。一个完整的眼图通常由交错的开口组成，类似于人的眼睛。开口的大小代表了信号的幅度范围，而开口的位置则表示了信号的平衡情况。当信号失真或受到干扰时，眼图的开口会变小或者变形，这表明数字信号的质量下降。通过分析眼图的形态特征，工程师可以判断信号传输中存在的问题，并进一步进行故障定位和改进。 在电路设计和调试中，眼图的使用非常广泛，特别是在高速数据传输和时钟恢复等领域。通过采集信号的波形数据，然后进行采样和重新组合，就可以生成眼图。通过眼图，工程师可以看到数字信号在不同时间点的变
化情况，并对信号的时序和整体稳定性进行分析。 总之，眼图是一种重要的电路分析工具，能够帮助工程师更好地认识和评估信号的质量。通过对眼图的观察和分析，我们可以识别出信号传输中存在的问题，并采取适当的措施来改进和优化电路的性能。接下来，本文将重点介绍电路中眼图的关键要点，并探讨其在实际应用中的意义和挑战。 1.2 文章结构 文章结构部分的内容是对整篇文章的结构进行简要介绍和概述。它可以包括以下信息： 文章的整体篇幅和章节分布：介绍文章的总字数和章节划分，使读者能够了解文章的大致结构和篇幅。 各章节内容的概述：对文章中各个章节的主要内容进行简要介绍，让读者对整篇文章的内容有一个整体的概念。 章节之间的逻辑关系：说明各章节之间的逻辑联系和顺序，以便读者能够理解文章的思路和脉络。 注重的重点和亮点：指出文章中的重点部分和亮点，以激发读者的兴趣和引导读者关注重要的内容。
眼图形成及其原理总结
1眼图基本概念 1.1 眼图的形成原理 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，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。 用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。示波器一般测量的信号是一些位或某一段时间的波形，更多的反映的是细节信息，而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征，如下图所示： 图示波器中的信号与眼图 如果示波器的整个显示屏幕宽度为100ns，则表示在示波器的有效频宽、取样率及记忆体配合下，得到了100ns下的波形资料。但是，对于一个系统而言，分析这么短的时间内的信号并不具有代表性，例如信号在每一百万位元会出现一次突波（Spike），但在这100ns时间内，突波出现的机率很小，因此会错过某些重要的信息。如果要衡量整个系统的性能，这么短的时间内测量得到的数据显然是不够的。设想，如果可以以重复叠加的方式，将新的信号不断的加入显示屏幕中，但却仍然记录着前次的波形，只要累积时间够久，就可以形成眼图，从而可以了解到整个系统的性能，如串扰、噪声以及其他的一些参数，
为整个系统性能的改善提供依据。
分析实际眼图，再结合理论，一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每一个状态组发生的次数要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在屏幕上，八种状态形成的眼图如下所示： 图眼图形成示意图 由上述的理论分析，结合示波器实际眼图的生成原理，可以知道一般在示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近（无串扰等影响），如下所示： 图示波器实际观测到的眼图 如果这八种状态组中缺失某种状态，得到的眼图会不完整，如下所示：
眼图原理及眼图参数分析
1.眼图概述 1.1.串行数据的传输 串行信号种类繁多，如PCI Express、SPI、USB 等，其传输信号类型时刻在增加。为何串行总线目前应用越来越广泛呢？相比并行数据传输，串行数据传输的整体特点如下： 1)信号线的数量减少，成本降低 2)消除了并行数据之间传输的延迟问题 3)时钟是嵌入到数据中的，数据和时钟之间的传输延迟也同样消除了 4)传输线的PCB 设计也更容易些 5)信号完整性测试也更容易 实际中，描述串行数据的常用单位是波特率和UI，串行数据传输示例如下： 图串行数据传输示例 例如：比特率为3.125Gb/s 的信号表示为每秒传送的数据比特位是3.125G 比特，对应的一个单位间隔即为 1UI。1UI表示一个比特位的宽度，它是波特率的倒数，即1UI=1/（3.125Gb/s）=320ps。现在比较常见的串行信号码形是NRZ 码，因此在一般的情况下对于串行数据信号，我们的工作均是针对NRZ 码进行的。 2.眼图的形成原理 眼图，是由于示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形成眼图。眼图中包含了丰富的信息，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，从而可以估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。 目前，一般均可以用示波器观测到信号的眼图，其具体的操作方法为：将示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。示波器一般测量的信号是一些位或某一段时间的波形，更多的反映的是细节信息，而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征，两者对比如下图所示： 图示波器中的信号与眼图
眼图详解分析
眼图详解 关于眼图的基本知识 1、眼图的作用 数字信号的眼图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。 2、眼图的形成 串行数据的传输 由于通讯技术发展的需要，特别是以太网技术的爆炸式应用和发展，使得电子系统从传统的并行总线转为串行总线。串行信号种类繁多，如PCI Express、SPI、USB 等，其传输信号类型时刻在增加。相比并行数据传输，串行数据传输的整体特点如下： 1)信号线的数量减少，成本降低 2)消除了并行数据之间传输的延迟问题 3)时钟是嵌入到数据中的，数据和时钟之间的传输延迟也同样消除了 4)传输线的PCB 设计也更容易些 5)信号完整性测试也更容易 实际中，描述串行数据的常用单位是波特率和UI，串行数据传输示例如下： 串行数据传输示例例如，比特率为 3.125Gb/s 的信号表示为每秒传送的数据比特位是3.125G 比特，对应的一个单位间隔即为1UI。1UI表示一个比特位的宽度，它是波特率的倒
数，即1UI=1/（3.125Gb/s）=320ps。 现在比较常见的串行信号码形是NRZ 码，因此在一般的情况下对于串行数据信号，我们的工作均是针对NRZ 码进行的。 由于示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形成眼图。 眼图中包含了丰富的信息，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，从而可以估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。 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(如上图所示)，从而就形成了眼图。 目前，一般均可以用示波器观测到信号的眼图，其具体的操作方法为：将示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。示波器一般测量的信号是一些位或某一段时间的波形，更多的反映的是细节信息，而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征。 3、眼图和实时波形的区别
眼图常用知识介绍
眼图常用知识介绍 关于眼图及其测量大家已经做了较多的讨论，最经典的文章是《传输指标测试大全》中有关眼图部分，其侧重于眼图的定义和测量，《光眼图分析》其侧重点在于眼图产生的机理,以及色散对长距离传输后的眼图的影响。 本次讨论的侧重点是如何来从眼图的中看出一些量化的数据，如信号的上升、下降时间；交叉点位置；消光比；Q因子；信噪比；抖动等；以及如何从各个方面来衡量一个眼图的优劣。 1 眼图与常用指标介绍 下图为一个10G光信号的眼图，左边是眼图的形状以及10G眼图的模板，右边一栏为这个光信号的一些测量值。从上而下分别为消光比（ExdB）、交叉点比例（Crs）、Q因子（QF）、平均光功率（AOP）、上升时间（Rise）、下降时间（Fall）、峰峰值抖动（PFJi）、均方根值抖动（RMSJ）。 消光比定义为眼图中1 电平比0 电平的值，在建议中根据不同的速率、传输距离又不同的要求、对于我们直接外购的光模块要根据ITU-T（G.957 G.691）的建议、以及厂家的器件资料的测试、衡量器件是否符合要求。 对于我们自己开发的光模块、除了满足建议要求之外，不同的激光器的类型有不同的要求，一般的对于FP/DFB直调激光器，要求消光比不小于8.2dB，EML 电吸收激光器消光比不小于10dB，ITU-T中对于消光比没有规定一个最大值，但是这并不意味着消光比可以无限大，消光比太高了，将导致激光器的啁啾系数太大，导致通道代价超标不利于长距传输。一般建议实际消光比实际光接口类型（与速率、传输距离有关）的最低要求消光比大0.5~1.5dB。这不是一个绝对的数值，之所以给出这么一个数值是害怕消光比太高了，传输以后信号劣化太厉害，导致误码产生或通道代价超标。如果一个光模块传输其标称距离以后，没有产生误码
眼图的定义与测量方法
眼图的测量 内容提要：本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇，从四个方面介绍了眼图测量的相关知识：一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。全分为上、下两篇。上篇包括一、二部分。下篇包括三、四部分。 您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。在力科于2002年发明基 于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基 于采样示波器的传统方法。 您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完 整地准确地理解眼图的测量原理。很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图 是可以作为一项重要的调试工具的。 在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。那天面试时，老 板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。之后我Google“眼图”，看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。刚刚我再次Google“眼图”，仍然 没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。 网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地 专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。 “在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰 对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。 如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元 定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。 二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两 只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。 在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度，反映了码间串扰的强弱。由此可知，眼图能
示波器生成眼图原理详解
2 眼图的生成方法探讨 一般而言，生成眼图需要通过测量大量的数据，然后再从其中恢复得到。示波器测量眼图中，经过前期的数据采集，其内存中可以获得完整的数据记录。然后，利用硬件或者软件对时钟进行恢复或提取得到同步时钟信号，用此时钟信号与数据记录中的数据同步到每个比特，此时时钟信号与数据信号在相位上是对齐的。通过恢复时钟的触发，把数据流中捕获的多个1 UI(单位间隔，相当于一个时钟周期)的信号重叠起来，也即将每个比特的数据波形重叠，最后得到眼图。 力科公司提供的示波器资料中，描述了目前用到的两种眼图的测量方法，即传统眼图测量方法与现代眼图测量方法，详细介绍如下： 2.1 传统眼图测量方法 示波器中传统的眼图测量方法就是同步触发一次，叠加一次，然后再触发再叠加。每触发一次，眼图上增加一个UI，每个UI 的数据是相对于触发点排列的，因此是“Single-Bit Eye”，其形成过程如下图所示： 图传统眼图形成方法 传统的同步触发原理，也就是说如何使每个UI 的数据相对于触发点对齐排列，有两种方法，如下：
(1) 在被测电路板上找到和串行数据同步的时钟，将此时钟作为示波器的触发源，且时钟的边沿作为触发的条件。来一个时钟边沿则触发一次，从而使每个UI 的数据相对于触发排列，实现同步触发。 (2) 一般传输的串行数据信号中混合数据信号与时钟信号，将待测的串行信号同时输入到示波器的输入通道和硬件时钟恢复电路(CDR)通道，硬件CDR 恢复出串行数据里内嵌的时钟，以恢复出的时钟信号作为示波器的触发源，利用时钟边沿实现触发，从而使每个UI 的数据相对于触发排列，实现同步触发。用传统的眼图测量方法，我们可以得到整个系统的眼图，从而可以评估系统的性能。 但是，对于现代系统的评估而言，它还存在如下的缺陷： (1) 效率比较低。如果需要测量高速信号，则需要测量大量的数据，如1 百万个UI 的眼图，触发时间花费较长。 (2) 器件触发抖动影响。由于每次触发只能叠加一个UI，形成1 百万个UI 的眼图就需要触发1 百万次，这样不断触发的过程中必然将示波器本身的触发抖动也引入到了眼图上。 对于高速信号来说，这种抖动是不可忽略的。 (3)CDR 抖动的影响。传统的眼图测量方法利用硬件CDR 原理，但是这种同步方法引入了硬件CDR 抖动，对眼图测量误差较大。 (4)硬件CDR 只能侦测连续串行信号才能正常工作，如果被测信号不是连续的，譬如两段连续比特位之间有一段低电平，硬件CDR 就不能恢复出正确的时钟。因此，传统测量方法的工作原理决定了它不能对间歇性的串行信号做眼图。 (5) 由于传统的方法需要及时的时钟信号才会正常的工作，对于保存的波形数据等，由于没有办法恢复时钟信号，也就不能在这些保存的数据的基础上形成眼图。还有，不能对运算后的波形做眼图，这限制了应用范围。 2.2现代眼图测量方法 考虑到传统眼图测量方法的缺陷，我们这里详细阐述现代眼图的测量方法。现代眼图测量方法主要利用软件来实现，首先捕获一组连续比特位的信号，然后用软件PLL方法（软件算法）恢复出时钟，最后利用恢复出的时钟和捕获到的信号按比特位切割，切割一次，叠加一次，最终将捕获到的一组数据的每个比特位都叠加在一起，这样就形成了眼图，以下是其形成方法的示意图。
眼图基本知识总结
通常定义： 在实际数字互连系统中 完全消除码间串扰是十分困难的 而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律 还不能进行准确计算。为 了衡量基带传输系统的性能优劣 在实验室中 通常用示波器观察接收信号形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响 这就是眼图分析法。 如果将输入波形输入示波器的Y轴 并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时 适当调整相位 使波形的中心对准取样时刻 在示波器上显示的图形很象人的眼睛 因此被称为眼图 Eye Map 。 二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛” 当传输三元码时 会显示两只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的 眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。 在无码间串扰和噪声的理想情况下 波形无失真 每个码元将重叠在一起最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”“眼”开启得最大。当有码间串扰时 波形失真 码元不完全重合 眼图的迹线就会不清晰 引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响 则使眼图的线条变得模糊 “眼”开启得小了 因此 “眼”张开的大小表示了失真的程度 反映了码间串扰的强弱。由此可知眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响 可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整 以减小码间串扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用下图所示的图形来描述。由此图可以看出 1 眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。 2 眼图斜边的斜率 表示系统对定时抖动或误差的灵敏度斜率越大系统对定时抖动越敏感。 3 眼图左右角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围称为零点失真量在许多接收设备中定时信息是由信号零点位置来提取的对于这种设备零点失真量很重要。 4 在抽样时刻 阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。 5 在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。 6 横轴对应判决门限电平。 串行数据测试点： 串行数据的测试点包括了芯片的发送端和接收端等不同节点。描述串行数据的常用单位是波特率和UI 譬如3.125Gb/s表示为每秒传送的数据比特位是3.125G比特(bit) 对应的一个单位间隔 1UI 表示为一个比特位的宽度是波特率的倒数 1UI=1/ 3.125Gb/s =320ps。现在比较常见的串行信号码形是NRZ 码。正电平表示”1” 负电平表示“0”。 沿途测量方法： 眼图测量方法有两种 2002年以前的传统眼图测量方法和2002年之后力科发明的现代眼图测量方法。传统眼图测量方法可以用两个英文关键词来表示 “Triggered Eye”和“Single-Bit Eye”。现代眼图测量方法用另外两个英文关键
眼图形成及其原理总结
1眼图根本概念 1.1 眼图的形成原理 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，表达了数字信号整体的特征，从而估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。 用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。示波器一般测量的信号是一些位或*一段时间的波形，更多的反映的是细节信息，而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征，如下列图所示： 图示波器中的信号与眼图 如果示波器的整个显示屏幕宽度为100ns，则表示在示波器的有效频宽、取样率及记忆体配合下，得到了100ns下的波形资料。但是，对于一个系统而言，分析这么短的时间的信号并不具有代表性，例如信号在每一百万位元会出现一次突波〔Spike〕，但在这100ns 时间，突波出现的机率很小，因此会错过*些重要的信息。如果要衡量整个系统的性能，这么短的时间测量得到的数据显然是不够的。设想，如果可以以重复叠加的方式，将新的信号不断的参加显示屏幕中，但却仍然记录着前次的波形，只要累积时间够久，就可以形成眼图，从而可以了解到整个系统的性能，如串扰、噪声以及其他的一些参数，为整个系统性能的改善提供依据。 分析实际眼图，再结合理论，一个完整的眼图应该包含从“000〞到“111〞的所有状态组，且每一个状态组发生的次数要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在屏幕上，八种状态形成的眼图如下所示： 图眼图形成示意图 由上述的理论分析，结合示波器实际眼图的生成原理，可以知道一般在示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近〔无串扰等影响〕，如下所示： 图示波器实际观测到的眼图