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[導(dǎo)讀]Q:PCB設(shè)計(jì)中眼圖到底有什么用? A:眼圖是由于示波器的余輝作用,將掃描所得的每一個(gè)碼元波形重疊在一起,從而形成眼圖。 本文將帶領(lǐng)大家了解PCB上的眼圖是什么,眼圖是怎樣形成的,眼圖中包含有哪些信息,如何根據(jù)眼圖情況分辨信號質(zhì)量。 眼圖的定義 眼圖是








Q:PCB設(shè)計(jì)中眼圖到底有什么用?

A:眼圖是由于示波器的余輝作用,將掃描所得的每一個(gè)碼元波形重疊在一起,從而形成眼圖。



本文將帶領(lǐng)大家了解PCB上的眼圖是什么,眼圖是怎樣形成的,眼圖中包含有哪些信息,如何根據(jù)眼圖情況分辨信號質(zhì)量。



眼圖的定義



眼圖是指利用實(shí)驗(yàn)的方法估計(jì)和改善(通過調(diào)整)傳輸系統(tǒng)性能時(shí)在示波器上觀察到的一種圖形。

觀察眼圖的方法是:用一個(gè)示波器跨接在接收濾波器的輸出端,然后調(diào)整示波器掃描周期,使示波器水平掃描周期與接收碼元的周期同步,這時(shí)示波器屏幕上看到的圖形像人的眼睛,故稱為“眼圖”。

從“眼圖”上可以觀察出碼間串?dāng)_和噪聲的影響,從而估計(jì)系統(tǒng)優(yōu)劣程度。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調(diào)整,以減小碼間串?dāng)_和改善系統(tǒng)的傳輸性能。




眼圖的形成



對于數(shù)字信號,其高電平與低電平的變化可以有多種序列組合。以3個(gè)bit為例,可以有000-111共8種組合,在時(shí)域上將足夠多的上述序列按某一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)對齊,然后將其波形疊加起來,就形成了眼圖。

如下圖,對于測試儀器而言,首先從待測信號中恢復(fù)出信號的時(shí)鐘信號,然后按照時(shí)鐘基準(zhǔn)來疊加出眼圖,最終予以顯示。



眼圖中包含的信息



對于一幅真實(shí)的眼圖,如下圖,首先我們可以看出數(shù)字波形的平均上升時(shí)間(Rise Time)、下降時(shí)間(Fall Time)、上沖(Overshoot)、下沖(Undershoot)、門限電平(Threshold/Crossing Percent)等基本的電平變換的參數(shù)。




  • 上升時(shí)間(Rise Time):脈沖信號的上升時(shí)間是指脈沖瞬時(shí)值最初到達(dá)規(guī)定下限和規(guī)定上限的兩瞬時(shí)之間的間隔。除另有規(guī)定之外,下限和上限分別定為脈沖峰值幅度的10%和90%。

  • 下降時(shí)間(Fall Time):脈沖信號的下降時(shí)間是指從脈沖峰值幅度的90%下降到10%所經(jīng)歷的時(shí)間間隔。

  • 上沖(Overshoot):也叫過沖就是第一個(gè)峰值或谷值超過設(shè)定電壓,主要表現(xiàn)為一個(gè)尖端脈沖,并且能導(dǎo)致電路元器件的失效。

  • 下沖(Undershoot):是指下一個(gè)谷值或峰值。過分的過沖能夠引起保護(hù)二極管工作,導(dǎo)致過早地失效。過分的下沖能夠引起假的時(shí)鐘或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

  • 門限電平(Threshold/Crossing Percent):是指在系統(tǒng)傳輸特性劣于某一特定誤碼率的情況下,收信機(jī)所能達(dá)到的最低接收電平。



如何根據(jù)眼圖情況分辨信號質(zhì)量



信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(shí)刻。

由于多次信號的疊加,眼圖的信號線變粗,出現(xiàn)模糊(Blur)的現(xiàn)象。所以眼圖也反映了信號的噪聲和抖動:在縱軸電壓軸上,體現(xiàn)為電壓的噪聲(Voltage Noise);在橫軸時(shí)間軸上,體現(xiàn)為時(shí)域的抖動(Jitter)。如下圖示。



當(dāng)存在噪聲時(shí),噪聲將疊加在信號上,觀察到的眼圖的線跡會變得模糊不清。若同時(shí)存在碼間串?dāng)_ , “眼睛”將張開得更小。一般眼圖的眼睛睜得越大,眼圖眼高越高,代表信號質(zhì)量越好。

做信號仿真可以獲取眼圖情況,然后根據(jù)眼圖情況判斷信號的質(zhì)量,如果眼圖情況不好,可以調(diào)整硬件設(shè)計(jì)或者PCB設(shè)計(jì),使眼圖眼高變高,保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品信號質(zhì)量。

-END-

來源:eepw

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