V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 1 安捷伦仪器与仪表产品培训课程安捷伦仪器与仪表产品培训课程 安捷伦科技大学安捷伦科技大学 高速数字信号的高速数字信号的 眼图和抖动测量技术眼图和抖动测量技术 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 V 1.0 2 第一部分：眼图和抖动测量简介第一部分：眼图和抖动测量简介 第二部分：眼图测量的操作步骤第二部分：眼图测量的操作步骤 第三部分：抖动测量的操作步骤第三部分：抖动测量的操作步骤 第四部分：抖动分解的操作步骤第四部分：抖动分解的操作步骤 内容纲要内容纲要 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 V 1.0 3 第一部分：第一部分： 眼图和抖动测量简介眼图和抖动测量简介 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 4 数字信号的眼图数字信号的眼图 数字信号的眼图包含丰富的信息，体现数字信号的整体特征，能够很好的数字信号的眼图包含丰富的信息，体现数字信号的整体特征，能够很好的 评估数字信号的品质，因而数字信号眼图分析是数字系统信号完整性分析评估数字信号的品质，因而数字信号眼图分析是数字系统信号完整性分析 的关键之一。的关键之一。 眼图实际上是一系列数字信号的不同码型按一定的规律在示波器屏幕上累眼图实际上是一系列数字信号的不同码型按一定的规律在示波器屏幕上累 积显示的结果。积显示的结果。 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 5 眼图的形成 眼图的形成 Data Clock 眼图形成方法眼图形成方法1： 使用同步时钟触发形成眼图使用同步时钟触发形成眼图 （如左图）（如左图） 眼图形成方法眼图形成方法2： 仪器从信号中恢复时钟，按时钟仪器从信号中恢复时钟，按时钟 边沿累积显示，形成眼图边沿累积显示，形成眼图 （如下图）（如下图） 从信号中恢复的时钟从信号中恢复的时钟 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 6 分析波形和分析眼图的区别分析波形和分析眼图的区别 信号某些位的波形能够很好的反映波形的细节信号某些位的波形能够很好的反映波形的细节 眼图能够体现信号的整体特征眼图能够体现信号的整体特征 某些位波形很好，可以说明数字信号品质没有问题吗？某些位波形很好，可以说明数字信号品质没有问题吗？ 眼图很好，可以说明数字信号品质没有问题吗？（当然可以）眼图很好，可以说明数字信号品质没有问题吗？（当然可以） 一般的波形一般的波形 信号眼图信号眼图 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 7 眼图反映出的眼图反映出的信号信号质量质量(SI) (SI) 显示发送器的综合特征显示发送器的综合特征 上升时间和下降时间上升时间和下降时间 过冲过冲, 下冲和振铃（回沟）下冲和振铃（回沟） 占空比占空比 抖动和噪声抖动和噪声 眼图张开度与抖动和眼图张开度与抖动和 BER相关联相关联 眼图张开越大，表明对噪声和抖动的容许误差越大；眼图张开越大，表明对噪声和抖动的容许误差越大； 眼图张开越大，表明接收器判断灵敏度越好；眼图张开越大，表明接收器判断灵敏度越好； 眼顶、眼底和转换区域宽表明接收器判断灵敏度降低眼顶、眼底和转换区域宽表明接收器判断灵敏度降低 抖动抖动 噪声噪声 眼睛眼睛 张开张开 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 8 ( 1 ) Good Eye ( 2 ) Incomplete Eye ( 3 ) Eye with jitter ( 4 ) Eye with severe jitter 同样的信号可能产生不同的眼图同样的信号可能产生不同的眼图 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 9 眼图测试眼图测试 可以使用串行数据恢复出的眼图，或使用可以使用串行数据恢复出的眼图，或使用Demo ClockDemo Clock或探头补或探头补 偿信号，上下边沿触发形成简单眼图，打开偿信号，上下边沿触发形成简单眼图，打开Color GradeColor Grade，测测 试试 眼高眼高 眼宽眼宽 抖动抖动 交叉百分比交叉百分比 占空比失真占空比失真 品质因数品质因数 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 10 眼图模板眼图模板(Mask)(Mask)测试 测试 模板测试是一种优化的制造级测试模板测试是一种优化的制造级测试 (Pass / Fail)； 大多数情况下，模板测试能代替各种眼图指标的测试；大多数情况下，模板测试能代替各种眼图指标的测试； 大部分标准都定义了为容易进行一致性测量的模板；大部分标准都定义了为容易进行一致性测量的模板； 模板测试比眼图的各种指标测量更容易，更快捷；模板测试比眼图的各种指标测量更容易，更快捷； 模板定义的区域是禁止信号进入的一个区域，有信号进入，说明信号不满模板定义的区域是禁止信号进入的一个区域，有信号进入，说明信号不满 足这种模板要求，即足这种模板要求，即 Fail。 模板测试功能：模板测试功能： 自动产生模板，进行有问题波形自动产生模板，进行有问题波形 的捕获的捕获 载入标准模版载入标准模版 自定义模版自定义模版 对于发生违规对于发生违规bit的定位的定位 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 11 模板测试违规情况的定位模板测试违规情况的定位 除了显示实时眼图，对于发生触碰眼图模板的情况，还可以展除了显示实时眼图，对于发生触碰眼图模板的情况，还可以展 开实时眼图，用于定位故障波形细节，观察发生时间。开实时眼图，用于定位故障波形细节，观察发生时间。 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 12 抖动的概念抖动的概念 定义定义: 信号的某特定时刻相对于其理想时间位置上的短期偏离信号的某特定时刻相对于其理想时间位置上的短期偏离 参考: Bell Communications Research, Inc (Bellcore), “Synchrouous Optical Network (SONET) Transport Systems: Common Generic Criteria, TR-253-CORE”, Issue 2, Rev No. 1, December 1997 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 13 抖动的常见术语抖动的常见术语 周期抖动周期抖动(Period Jitter)(Period Jitter) 信号周期的差异 周期周期- -周期抖动周期抖动(Cycle(Cycle- -toto- -Cycle Jitter)Cycle Jitter) 相邻周期之间的变化 时间间隔误差时间间隔误差(Time Interval Error)(Time Interval Error) 相对于理想时钟的时间差异 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 14 抖动的常见术语抖动的常见术语 抖动测试的衡量方法抖动测试的衡量方法 平均值(mean) 标准偏差(standard deviation) 峰-峰值(peak to peak) V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 15 P2 P3 P4 P1 Period Jitter = 18.3 ps StdDev (0.990/1.010/0.980/1.020) Cy-Cy Jitter = 36.1 ps StdDev (0.020/-0.030/0.040) TIE = 9.6 ps StdDev (-0.010/0.000/-0.020/0.000) 0.990 ns 1.010 ns 0.980 ns 1.020 ns 0.0 ns 0.990 ns 2.000 ns 2.980 ns 4.000 ns 0.020 ns -0.030 ns 0.040 ns -0.010 ns 0.000 ns -0.020 ns Period Cy-Cy TIE 0.000 ns 抖动测量举例抖动测量举例 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 16 抖动抖动的组成结构的组成结构 Total Jitter (Tj)总体抖动总体抖动 Random Jitter (Rj) 随机抖动随机抖动 Deterministic Jitter (Dj) 确定性抖动确定性抖动 Periodic Jitter (Pj) 周期性抖动周期性抖动 Data-Dependent Jitter(DDJ)数据相关抖动数据相关抖动 Inter-Symbol Interference (ISI)码间干扰码间干扰 Duty Cycle Distortion (DCD)占空比失真占空比失真 Total Jitter (TJ) Deterministic Jitter (DJ) Random Jitter (RJ) Periodic Jitter (PJ) Data Dependent Jitter (DDJ) Inter-symbol Interference (ISI) Duty Cycle Distortion (DCD) Separate Jitter into constituent components Sub Rate Jitter (SRJ) Uncorrelated PJ Data-Correlated Data-Uncorrelated 抖动分解的目的：抖动分解的目的： 根据抖动分解结果，依照不 同成分的可能原因有针对性 的采取措施，减小抖动 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 17 随机抖动的统计分布是正态（高斯）分布随机抖动的统计分布是正态（高斯）分布 由于是高斯分布，所以随机抖动是无边际的由于是高斯分布，所以随机抖动是无边际的 理论上，随机抖动的峰峰值随着测量时间变长而增加理论上，随机抖动的峰峰值随着测量时间变长而增加 随机抖动的衡量参数是均方差随机抖动的衡量参数是均方差RMSRMS（即即s s） 随机随机抖动抖动RJ RJRJ DJDJ V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 18 确定性抖动不是高斯分布，通常是有边际的确定性抖动不是高斯分布，通常是有边际的 直方图直方图 = = PDFPDF（概率密度函数）概率密度函数） 确定性抖动的衡量参数是峰峰值确定性抖动的衡量参数是峰峰值PkPk- -PkPk 确定确定性抖动性抖动DJ RJ DJ V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 19 TIE vs.timeTIE vs.time，即时间间隔误差随时间的变化，是一个重复，即时间间隔误差随时间的变化，是一个重复 的，周期性波形的，周期性波形 效果相当于调频效果相当于调频FMFM 可能的抖动源：电源的可能的抖动源：电源的EMIEMI干扰、扩频时钟干扰、扩频时钟SSCSSC的调制信号的调制信号 周期性周期性抖动抖动PJ TIE Trend曲线，即 TIE随时间变化的曲线， 呈现出正弦波特性 V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 20 不对称的上升边沿速率与下降边沿速率不对称的上升边沿速率与下降边沿速率 不适当的判断门限选择不适当的判断门限选择 占占空比失真空比失真DCD V 1.0 安捷伦客户培训专用教材安捷伦客户培训专用教材 21 由于链路的有限带宽，抑制了信号中高频成分的通过由于链路的有限带宽，抑制了信号中高频成分的通过 驱动器 Driver 对比器Comparator PCB线路与电缆的散射（衰减、损耗、阻抗不连续性导致的反射） 对经常切换的“1,0,1,0,