眼圖是一系列數(shù)字信號在示波器上累積而顯示的圖形,它包含了豐富的信息,從眼圖上可以觀察出碼間串擾和噪聲的影響,體現(xiàn)了數(shù)字信號整體的特征,從而估計系統(tǒng)優(yōu)劣程度,因而眼圖分析是高速互連系統(tǒng)信號完整性分析的核心。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調(diào)整,以減小碼間串擾,改善系統(tǒng)的傳輸性能。
高端的示波器可能會帶有眼圖分析軟件,但是價格往往比較昂貴。如果工程師手頭的經(jīng)費有限,沒有高端的示波器,但又有在示波器上觀察眼圖的需求,從而了解信號的大致情況,那么一般示波器只要設(shè)置得當,也可以進行簡單的測量。
首先,我們用示波器的邊沿觸發(fā)將信號穩(wěn)定。然后打開測量項測一下示波器的上升時間。
然后我們將示波器的觸發(fā)方式改為斜率觸發(fā)。斜率觸發(fā)是指當波形從一個電平到達另一個電平的時間符合設(shè)定的時間條件時,產(chǎn)生觸發(fā)。因此我們需要設(shè)置觸發(fā)電平上限和觸發(fā)電平下限。
我們調(diào)整觸發(fā)閾值電平,設(shè)置觸發(fā)電平下限在信號幅值的10%-30%,觸發(fā)電平上限在70%-90%附近,以此來表示信號升降時間觸發(fā)的閾值范圍。如上圖中設(shè)置的觸發(fā)電平上限為20.8mV,觸發(fā)電平下限為-12.2mV。同時,設(shè)置條件最大時間,選擇此時間設(shè)置條件小于之前的信號上升時間。
設(shè)置好觸發(fā)以后,我們還需要對信號進行余暉設(shè)置,所謂余暉就是讓信號按照一定設(shè)置條件累積在屏幕上。可以設(shè)置為自動,或者設(shè)置為普通自行調(diào)節(jié)信號累積的時間。如下圖我們選擇了自動。
對于示波器有數(shù)字熒光顯示效果的,如上圖所示,可以看到信號有明暗的層次感,越亮的部分說明信號出現(xiàn)的概率越高。有的示波器還支持色溫模式,如下圖所示。色溫模式下波形顏色越橙說明信號出現(xiàn)概率越高,越藍說明信號出現(xiàn)概率越低。
最后,可以用示波器的光標和測量功能,簡單的測量一些眼圖的參數(shù)。上圖測試的是USB信號的眼圖。
如果我們手里沒有高速信號,想要模擬看下眼圖的樣子,其實也是可以的。我們只需要有一個能發(fā)出2個信號的信號發(fā)生器即可,一個信號作為觸發(fā)源,可以是9MHz的正弦波,另一個信號作為眼圖顯示,可以設(shè)置為3MHz的方波。就是要讓顯示的眼圖的信號頻率和作為觸發(fā)源的信號頻率形成倍數(shù)關(guān)系,然后同樣的采用斜率觸發(fā)即可。
另外,考慮到眼圖測試的精度和穩(wěn)定性,一般都要求累積到足夠的波形再分析,這對于示波器的存儲深度就有比較高的要求。存儲深度越高的示波器,示波器捕捉到的信號點越多,測試結(jié)果也就越精準,當然示波器的分析速度相對也會變慢。因此在測量高速信號的眼圖和抖動中,盡量把示波器的存儲深度調(diào)高。
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示波器
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