示波器眼图怎么看

目录

什么是眼图？

怎么看？

眼图的电压幅度（Y轴）

 眼睛幅度和高度

信噪比

抖动

上升时间和下降时间

眼宽

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什么是眼图？

眼图（Eye Diagram）是一种用于分析高速数字信号传输质量的重要工具。通过在示波器上重叠多个周期的信号波形，生成一个形状类似于眼睛的图形，这就是眼图。眼图能够直观地展示信号的完整性、抖动和噪声等关键参数。通过观察眼图的开口大小和形状，工程师可以评估信号传输的质量和稳定性，识别并解决潜在的信号完整性问题，从而确保高速数据传输链路（如PCIe）的可靠性。

怎么看？

眼图分为X轴和Y轴，其中Y轴表示电压幅度，X轴表示时间。相信看完本文你也能看懂X轴和Y轴的信息啦！

不过在介绍下面内容之前，需要了解单位间隔（UI）的概念。UI 定义为一个数据位宽，与数据速率有关。例如，在 9.8 Gbps 数据流中，一个 UI 相当于 102 ps。对于 2.0 Gbps 数据流，一个 UI 相当于 500 ps。一个眼图一般会显示2个UI，左侧1/2UI展示半个眼图，中间1个UI展示完整眼图，右侧1/2UI展示半个眼图。好了，让我们正式开始介绍眼图的Y轴和X轴。

眼图的电压幅度（Y轴）

Y轴涉及到的主要概念包括："1"电平/"0"电平、眼图幅度、高度以及眼图交叉百分比。

 "1"电平（One Level）和"0"电平（Zero Level）

"1"电平为眼图顶部中间20% UI（也称为40%到60%区域）内捕获的所有数据样本的直方图平均值。同"1"电平，"0"电平是眼图底部中间20%UI内捕获的所有数据样本的直方图平均值。

 眼睛幅度和高度

• 眼图幅度："1"电平和 "0"电平之间的差值。使用的计算值是所示两个直方图的平均值，在眼图交叉的中间 20% 区域内测量。

• 眼图高度：通过计算"1"电平和"0"电平直方图内部3s点之间的差值。 

信噪比

信噪比（SNR, Signal-to-Noise Ratio）是衡量信号质量的一个重要参数。它表示信号相对于噪声的强度，信噪比越高，意味着信号质量越好，噪声对信号的影响越小。在眼图中，信噪比可以定义为信号的有效电压（通常是信号的峰峰值电压）与噪声电压的比值。噪声电压是指在信号传输过程中叠加在信号上的不期望的电压变化。

在眼图中，垂直开口越大，表示信号电压相对于噪声电压的差距越大，信噪比越高。眼图中的噪声带宽越窄，表示噪声电压越小，信噪比越高。常见的噪声源包括电源噪声、环境电磁干扰、PCB布局等都会影响噪声电压。

抖动

抖动是指信号过渡时间（如上升沿或下降沿）的随机或周期性变化。抖动会导致信号过渡点的不确定性和不稳定性。抖动可以是由由随机噪声引起的随机抖动，其呈高斯分布，也可以是由系统性的干扰或模式引起确定性抖动。抖动会缩小眼图的水平开口，降低时间裕度，使接收端更难准确采样信号，进而影响数据传输的可靠性。

上升时间和下降时间

上升时间是指信号从低电平过渡到高电平所需的时间，比如下图中20%电压值过渡到80%电压值。上升时间过长会导致信号边沿变得缓慢，可能导致码间干扰（ISI），影响信号的频率响应和系统的传输速度。同理下降时间。

眼宽

眼宽表示在一个比特周期内，信号的稳定时间窗口。具体来说，眼宽是在垂直轴上选定一个电压阈值水平时，信号在水平轴上的时间开口。它反映了信号在给定电压水平下的时间裕度（时间容忍度）。

眼宽越大，表示信号抖动越小，时间裕度越大。信号在接收端能够稳定采样的时间窗口越宽，系统的可靠性和性能越好。较大的眼宽意味着接收端有更大的容错时间，能够在正确的时间点采样到有效信号，从而降低误码率。同时，较大的眼宽表明信号对抖动和噪声的敏感性较低，系统具有更好的抗干扰能力。