示波器眼图怎么看_眼图原理_眼图作用_眼图测量方法
示波器屏幕上显示的数字通信符号，是由众多波形部分重叠形成的，它们的形状犹如“眼”的图形。在这个独特的视觉表现中，“眼睛”的大小成为解读系统传输性能的关键。
一、概述
在实际的数字互连系统中，完全消除码间串扰是一项艰巨的任务。这一串扰对误码率的影响尚未找到易于处理的数学统计规律，因此其精确计算仍是一个挑战。为了评估基带传输系统的性能，实验室通常采用眼图分析法。这是一种通过观察接收信号波形来解读码间串扰和噪声对系统性能影响的方法。
在间串扰和噪声的理想状态下，波形无失真，每个码元紧密重叠，示波器上的“眼睛”开启至最大，轨迹又细又清晰。当码间串扰和噪声介入时，波形失真，码元无法完全重合，导致眼图轨迹模糊，“眼睛”部分闭合。特别是噪声的影响，会使眼图线条模糊，减小“眼睛”的开启程度。从这个直观的展示中，我们可以了解到码间串扰和噪声的影响，并据此评价基带传输系统的性能。我们可以调整接收滤波器的特性，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。
眼图的一些关键概念包括：
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。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。对于某些接收设备，这一参数至关重要。
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。瞬时噪声超过此容限可能导致错误判决。
6. 横轴对应判决门限电平。
二、眼图的基本概念
眼图是一种像眼睛一样形状的图形，它是通过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。通过眼图的形状特点，我们可以快速判断信号的质量。例如，“双眼皮”眼图可能表明信号存在串扰或预（去）加重问题。而眼图中“眼睛里布满血丝”可能意味着信号质量太差，可能是测试方法有误或PCB布线错误。
由于眼图能够完整表征串行信号的比特位信息，它成为了衡量信号质量的最重要工具。眼图测量的结果合格与否通常是通过与“模板”对比来判定的。模板规定了串行信号“1”电平和“0”电平的容限，以及上升和下降时间的容限。眼图测量有时又被称为“模板测试”。模板的形状多种多样，通常NRZ信号的模板呈现为特定的形状。
在串行数据传输的不同节点，眼图的模板会有所不同，因此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作为接收端眼图模板，可能会一直碰模板。在解读眼图时，我们可以根据“侵犯”模板的位置来判断信号的具体问题，从而指导电路调试。例如，如果下降沿过于平缓，或是1电平和0电平出现“塌陷”，可能是ISI问题导致的。这些解读都能为我们提供宝贵的调试信息。图九描绘的是下降沿与模板相遇时的眼图景象。当我们继续前行，来到图十，你会发现一个特殊的模板，其中“1”电平和“0”电平出现了明显的“塌陷”。
关于眼图，其参数众多，如眼高、眼宽、眼幅度等，每一个参数都有其独特的含义和测量方法。在图十二中，我们看到了关于幅度相关测量参数的具体定义。这些参数在眼图的解读中起到了关键的作用。例如，“1”电平和“0”电平是选取眼图中间的特定部分进行测量的值，而眼幅度则表示两者之间的差值。上下直方图的3sigm之差则代表了眼的高度。对于其他参数如Q因子、平均功率等，在图十三、十四和十五中都有详细的定义和解释。
当我们深入了解眼图的测量方法时，会接触到两种传统的测量方法：“同步触发+叠加显示”。这种方法的核心在于“同步”，因为只有确保准确的同步，我们才能获得精确的眼图数据。传统的眼图测量方法存在一些明显的缺点。
对于高速信号，如PCI-Express Gen2，使用传统方法进行测量可能需要数小时甚至更长时间。这是因为每次触发只能叠加一个UI，形成完整的眼图需要大量的触发次数。这种方法在持续触发的过程中可能会引入示波器的触发抖动，对于高速信号来说，这种抖动是不可忽视的。
为了实现同步触发，有两种常见的方法。一种是在被测电路板上找到与串行数据同步的时钟，将其作为示波器的触发源。另一种方法是将被测串行信号输入到示波器的输入通道和硬件时钟恢复电路（CDR）通道，通过硬件CDR恢复出内嵌的时钟作为触发源。这种方法可能会引入CDR抖动，这是传统方法的第三个缺点。硬件CDR通常只能对连续的串行信号正常工作。如果被测信号存在间断，例如两段连续比特位之间有一段低电平，硬件CDR可能无法恢复出正确的时钟。传统方法无法对间歇性的串行信号、保存的波形或运算后的波形进行眼图测量，这限制了其应用范围。
传统的眼图测量方法虽然有其存在的价值，但在面对高速、复杂的信号时，其效率和准确性受到挑战。现代信号处理技术为眼图测量提供了新的方法和技术手段，未来我们期待更加高效、准确的眼图测量方法的出现。