眼图有关最详细的知识讲解.pdf-资料库

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眼图综述报告 -----------李洋目录 1. 眼图的形成 ...................................................................................................................................... 2 1.1 传统的眼图生成方法 ...................................................................................................... 2 1.2 实时眼图生成方法 .......................................................................................................... 3 1.3 两种方法比较 ................................................................................................................... 4 2. 眼图的结构与参数介绍 .................................................................................................................... 4 2.1 眼图的结构图 ........................................................................................................................... 4 2.2 眼图的主要参数 ....................................................................................................................... 5 2.2.1 消光比 ............................................................................................................................ 5 2.2.2 交叉点 ............................................................................................................................ 5 2.2.3 Q 因子.............................................................................................................................. 6 2.2.4 信号的上升时间、下降时间....................................................................................... 6 2.2.5 峰—峰值抖动和均方根值抖动 .................................................................................. 6 2.2.6 信噪比 ............................................................................................................................ 6 3. 眼图与系统性能的关系 ................................................................................................................. 7 4. 眼图与 BER 的关系 ......................................................................................................................... 7 4. 如何获得张开的眼图 ..................................................................................................................... 8 5. 阻抗匹配的相关知识 ..................................................................................................................... 9 5.1 串联终端匹配 ........................................................................................................................... 9 5.2 并联终端匹配 .........................................................................................................................10 6. 眼图常见问题分析 ....................................................................................................................... 10 7. 总结 ................................................................................................................................................ 17

1. 眼图的形成眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形，其形状类似于眼睛，故叫眼图。在用余辉示波器观察传输的数据信号时，使用被测系统的定时信号，通过示波器外触发或外同步对示波器的扫描进行控制，由于扫描周期此时恰为被测信号周期的整数倍，因此在示波器荧光屏上观察到的就是一个由多个随机符号波形共同形成的稳定图形。这种图形看起来象眼睛，称为数字信号的眼图。示波器测量的一般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性。如下图： 1.1 传统的眼图生成方法采样示波器的 CLK 通常可能是用户提供的时钟,恢复时钟,或者与数据信号本身同步的码同步信号.

图：采样示波器眼图形成原理 1.2 实时眼图生成方法实时示波器通过一次触发完成所有数据的采样,不需附加的同步信号和触发信号.通常通过软件 PLL 方法恢复时钟。图：实时示波器眼图形成原理另一种示意图:

图：实时示波器眼图形成原理 1.3 两种方法比较 1. 传统的方法比实时眼图生产方法测量的速度要慢 100 至 1000 倍。 2. 传统的眼图生成方法测量精度没有实时眼图生成方法高。 3. 传统的方法会引入触发电路噪声，时钟恢复电路噪声。 4. 传统的方法眼图的分析功能有限。 2. 眼图的结构与参数介绍 2.1 眼图的结构图图：眼图的结构框架

注：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”。如下图所示：图: 二元码数据信号眼图图: 三眼码数据信号眼图 2.2 眼图的主要参数眼图主要的参数有如下：消光比；交叉点；Q 因子；信号的上升时间、下降时间；峰—峰值抖动；均方根值抖动；信噪比等。 2.2.1 消光比消光比定义为眼图中“1”电平比“ 0 ”电平的值。根据不同的速率、不同的传输距离、不同的激光器类型，消光比要求不一样。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，不利于长距离传输。一般建议实际消光比与最低要求消光比大 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。 2.2.2 交叉点交叉点就是两只眼睛交叉的地方，它的比例反映了信号的占空比大小。由于传输过程中，光信号的脉冲宽度将会展宽，导致接收侧的交叉点相对于发送侧上 -2-1.5-1-0.500.511.5-0.500.511.5TimeAmplitudeEye Diagram -1.5-1-0.500.511.52-1.5-1-0.500.511.522.533.5TimeAmplitudeEye Diagram

移。为了有利于长距离传输，保证接收侧的交叉点比例在大约 50%左右，使得接收侧的灵敏度最佳，我们一般建议在发送侧把交叉点的位置稍微下移一些，一般发送侧交叉点比例建议控制在 40%~45%。 2.2.3 Q 因子 Q 因子可以通过示波器测得，它综合反映出眼图的质量问题。Q 因子越高越好，表明眼图的质量越好。Q 因子一般受噪声、光功率、电信号是否从始端到终端阻抗匹配（有关阻抗匹配，后文会详细说明）等因素影响。一般来说，眼图中 “1”电平的这条线越细、越平滑，Q 因子越高。在不加光衰减的情况下，发送侧光眼图的 Q 因子不应该小于 12 ，越高越好。接收测的 Q 因子不应该小于 6 ，越高越好。 2.2.4 信号的上升时间、下降时间信号的上升时间、下降时间反映了信号的上升、下降的快慢，一般指整个信号幅度的 20%~80%的变化的时间。一般要求其上升、下降时间不能大于信号的周期的 40%。如 9.95G 信号要求其上升、下降时间不大于 40ps。 2.2.5 峰—峰值抖动和均方根值抖动峰—峰值抖动和均方根值抖动，可以定性反映信号的抖动大小，做为比较参考，这两个测量值是越小越好。定量地测量输出抖动还是要专门的测试抖动的仪表，如 Agilint 的 37718、ACTERNA 的 ANT20-SE 在测量抖动的时候仪表一般需要预热 30 分钟以上，才能保证测量值相对准确。 2.2.6 信噪比信噪比同样可以定性反映信号的质量好坏，做为一个比较参考。这个测量值是越大越好，一般在发送侧的测量值都大于 30dB。定量地测量需要使用光谱分析仪。

3. 眼图与系统性能的关系经过研究和实验可以从眼图中得出整体系统的性能情况，这里我们结合眼图框架给出下面的结论。图：眼图的结构图 1. 最佳抽样时刻应是“眼睛”张开最大的时刻； 2. 眼图斜边的斜率决定了系统对抽样定时误差的灵敏程度；斜率越大，对定时误差越灵敏； 3. 眼图的阴影区的垂直高度表示信号的畸变范围； 4. 眼图中央的横轴位置对应于判决门限电平； 5. 过零点失真为压在横轴上的阴影长度，有些接收机的定时标准是由经过判决门限点的平均位置决定的，所以过零点失真越大，对定时标准的提取越不利。 6. 抽样时刻上、下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。 4. 眼图与 BER 的关系经过研究分析，可以得出眼图与误码率关系如下图所示：

利用眼图分析抖动得到浴盆曲线(Bath Tub),从而进行误码率的估算，结果如下图所示：图：眼图的浴盆曲线与误码率分析图 4. 如何获得张开的眼图 1) PCB 走线长度短走线并非始终能够满足，但是短走线意味低损耗。 2) 走线宽度宽走线可以降低趋肤效应。 3) 减小板材的介电常数

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