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基于误码率的眼图测试

  是高速串行信号物理层测试的一个重要项目。眼图是由多个比特的波形叠加后的图形,从眼图中可以看到:数字信号1电平、0电平,信号是否存在过冲、振铃?抖动是否很 大?眼图的信噪比?上升下降时间是否对称(占空比)?眼图反映了大数据量时的信号质量,可以最直观的描述高速数字信号的质量与性能。如图1所示为某1.25G信号的眼图。可以看到该信号的抖动较大。另外,在很多高速数字信号的标准中,定义了不同测量点的眼图模板。图1的深蓝色部分是眼图模板,测量到的眼图不能触碰到该模板。

  在实时示波器中,通常使用连续比特位的眼图生成方法。力科于2002年在业界最早采用连续比特位的眼图测试方法。首先,示波器采集到一长串连续的数据波形;然后,使用软件CDR恢复时钟,用恢复的时钟切割每个比特的波形,从第1个、第2个、第3个、一直到第n-1个、第n个比特;最后一步是把所有比特重叠,得到眼图。

  在数字电路系统中,发送端发送出多个比特的数据,由于多种因素的影响,接收端可能会接收到一些错误的比特(即误码)。错误的比特数与总的比特数之比称为误码率,即Bit Error Ratio,简称BER。误码率是描述数字电路系统性能的最重要的参数。在GHz比特率的通信电路系统中(比如Fibre Channel、PCIe、SONET、SATA),通常要求BER小于或等于 。BER= 指的是发送/接收了10 个比特,只允许1个比特出错。误码率较大时,通信系统的效率低、性能不稳定。影响误码率的因素包括抖动、噪声、信道的损耗、信号的比特率等等。

  在上文中提到眼图是多个比特位的信号叠加得到的测量结果,所以测试中需要注意眼图是由多少个比特组成的?

  使用常规的实时示波器来测量高速串行信号的眼图,在几秒钟内可以生成1万个比特叠加的眼图。力科示波器使用了创新的XStream II专利技术,可以快速的生成眼图,以SDA816Zi测量3.125Gbps的XAUI信号为例,大概几秒就可以得到上百万个比特的眼图。即使如此速度,也很难直接测量到10 个比特的数据叠加得到的眼图,与误码率联系在一起,即BER=10 时的眼图轮廓。假设每5秒测量到1M个比特的眼图,测量10 的眼图需要5*10 秒 = 1388.8小时,可见对于示波器来说,测量BER=10 的眼图是很有挑战性的。如图2所示为叠加了282万个比特的眼图。

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