PCI-E测试眼图测量USB测试

时间:2023年03月28日 来源:

在误码率(BER)的测试中,码型发生器会生成数十亿个数据比特,并将这些数据比特发送给输入设备,然后在输出端接收这些数据比特。然后,误码分析仪将接收到的数据与发送的原始数据一位一位进行对比,确定哪些码接收错误,随后会给出一段时间内内计算得到的BER。考虑误码率测试的需要,我们以下面的实际测试眼图为参考,以生成BER图,

ER图是样点时间位置BER(t)的函数,称为BERT扫描图或浴缸曲线。简而言之,它是在相对于参考时钟给定的额定取样时间的不同时间t上测得的BER。参考时钟可以是信号发射机时钟,也可以是从接收的信号中恢复的时钟,具体取决于测试的系统。以上述的眼图为参考,眼睛张开度与误码率的关系以及其BER 眼图测量中新的眼图生成方法;PCI-E测试眼图测量USB测试

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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(EyeMap)。HDMI测试眼图测量系列眼图形成原理以及参数;

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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,眼图的垂直线表示比较好抽样时刻,位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。在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,终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”,“眼”开启得比较大。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:

眼图测试中的时钟恢复

眼图测试和分析关键之处是时钟恢复。现代的宽带示波器一般提供多种时钟恢复方式 以供选择,如下所述。

(1) 常频方式,类似于平均处理,适用于测量时钟抖动、扩频信号等测试。

(2) 黄金锁相环(Golden PLL), 一般支持一级或二级PLL,参数可以随意设置,适用 于测试串行信号。

(3) 外时钟恢复方式,适用于源同步信号的测试(如HDMI) 。

(4) 特殊方式,例如PCI Express> Fibre-Channel时钟恢复方式。

测试串行信号常用的是Golden PLL方法,要根据具体规范的CDR响应曲线选择一级 或二级锁相环,仔细设置时钟恢复参数。下面以SATA3为例介绍时钟恢复参数的设置, PCB设计中眼图到底有什么用?

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眼图的形成

眼图中包含的信息

对于一幅真实的眼图,首先我们可以看出数字波形的平均上升时间(Rise Time)、下降时间(Fall Time)、上冲(Overshoot)、下冲(Undershoot)、门限电平(Threshold/Crossing Percent)等基本的电平变换的参数。

电平变换参数

信号不可能每次高低电平的电压值都保持完全一致,也不能保证每次高低电平的上升沿、下降沿都在同一时刻。由于多次信号的叠加,眼图的信号线变粗,出现模糊(Blur)的现象。所以眼图也反映了信号的噪声和抖动:在纵轴电压轴上,体现为电压的噪声(Voltage Noise);在横轴时间轴上,体现为时域的抖动(Jitter)。 高速接口物理层(PHY)眼图测量的手持式分析器;通信眼图测量USB测试

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( 1 )比较好抽样时刻应 在 “眼睛” 张开比较大的时刻。

( 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,表示比较大信号畸变。

( 4 )眼图中间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。 PCI-E测试眼图测量USB测试

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