Göz desenleri hakkında bilmeniz gereken her şey burada
Birçok mühendis, yüksek hızlı sinyallerin göz diyagramlarını ölçmesi gerektiğini bilir.
Göz diyagramı neyi temsil ediyor?
İyi ve kötü göz diyagramları nasıl analiz edilir?
Ve göz diyagramının çeşitli şekillerinden hangi bilgileri bilebiliriz?
Modern göz diyagramı analiz yazılımının yeni özellikleri nelerdir?
Öncelikle göz diyagramları hakkında temel bilgileri anlıyoruz
1. Neden göz diyagramlarına dikkat etmelisiniz?
Dijital bir sinyalin göz diyagramı, dijital sinyalin genel özelliklerini yansıtabilen ve dijital sinyalin kalitesini iyi değerlendirebilen zengin bir bilgi içerir.Bu nedenle, göz diyagramının analizi, dijital sistemin sinyal bütünlüğü analizinin anahtarlarından biridir.
2. Göz diyagramının oluşumu
İletişim teknolojisinin gelişmesi, özellikle Ethernet teknolojisinin patlayıcı uygulaması ve gelişimi nedeniyle, elektronik sistem geleneksel bir paralel veri yolundan seri veri yoluna dönüştürülmüştür. PCI Express, SPI, USB vb. Gibi birçok seri sinyal türü vardır ve iletim sinyallerinin türleri sürekli artmaktadır. Seri veri yolu neden daha yaygın olarak kullanılıyor? Paralel veri iletimi ile karşılaştırıldığında, seri veri iletiminin genel özellikleri aşağıdaki gibidir:
· Sinyal hatlarının sayısı azaltılır ve maliyet düşer
· Saat veriye gömülüdür ve veri ile saat arasındaki aktarım gecikmesi de ortadan kalkar
İletim hattının PCB tasarımı da daha kolaydır
Uygulamada, seri verileri tanımlayan ortak birimler baud hızı ve UI'dir.Seri veri aktarımına örnekler aşağıdaki gibidir:
Şekil Seri veri aktarımı örneği
Örneğin, bit hızı 3,125 Gb / sn olan bir sinyal, saniyede iletilen veri bitlerinin 3,125 G bit ve karşılık gelen birim aralığının 1UI olduğu anlamına gelir. 1UI, baud hızının tersi olan bir bitin genişliğini temsil eder, yani 1UI = 1 / (3.125Gb / s) = 320ps. Günümüzde, daha yaygın seri sinyal kodu modeli NRZ kodudur, bu nedenle normal şartlar altında işimiz seri veri sinyalleri için NRZ kodu içindir.
Osiloskobun parlama sonrası etkisinden dolayı, tarama ile elde edilen her sembolün dalga formları bir göz diyagramı oluşturmak için üst üste biner. Göz diyagramı zengin bilgi içerir.Göz diyagramından, dijital sinyalin genel özelliklerini yansıtan kodlar arası karışma ve gürültünün etkileri gözlemlenebilir, böylece sistemin artıları ve eksileri tahmin edilebilir.Bu nedenle, göz diyagramı analizi, yüksek hızlı bir ara bağlantı sistem sinyalidir. Bütünlük analizinin özü. Ayrıca, kodlar arasındaki paraziti azaltmak ve sistemin aktarım performansını iyileştirmek için alıcı filtrenin özelliklerini ayarlamak için bu grafiği de kullanabilirsiniz.
Göz diyagramı aslında, belirli bir kurala göre osiloskop ekranında biriken dijital sinyalin bir dizi farklı ikili kodunun gösterilmesidir.Kısaca ifade etmek gerekirse, osiloskop yakalanan tüm dalga formları her üç bitte bir üst üste bindirildiği sürece, görüntü tutma işlevine sahiptir. Biriktirin (yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi), böylece bir göz diyagramı oluşturun.
Şu anda, sinyalin göz diyagramını gözlemlemek için genellikle bir osiloskop kullanabilirsiniz.Özel işlem yöntemi: osiloskobu alıcı filtrenin çıkış ucuna bağlayın ve ardından osiloskobun yatay tarama periyodunu ve alınan sembolün periyodunu yapmak için osiloskop tarama periyodunu ayarlayın. Senkronizasyon, şu anda osiloskop ekranında görülen grafiğe göz diyagramı denir. Genel olarak, bir osiloskop tarafından ölçülen sinyal, bazı bitlerin veya belirli bir sürenin dalga biçimidir ve daha detaylı bilgileri yansıtırken, göz diyagramı bağlantı üzerinden iletilen tüm dijital sinyallerin genel özelliklerini yansıtır.
3. Göz diyagramı ile gerçek zamanlı dalga formu arasındaki fark
Gerçek zamanlı dalga formu, yükselen / düşen kenarları gözlemleme, aşma, monotonluk, vb. Gibi dalga formunun ayrıntılarını yansıtabilir.
Göz diyagramı, sinyalin genel özelliklerini yansıtabilir.
Gerçek zamanlı dalga formu çok iyi, sinyal kalitesinde bir sorun olmadığını gösterebilir mi? Mutlaka değil, yalnızca belirli bitleri temsil edebilir.
Göz diyagramı çok iyi, sinyal kalitesinde bir sorun olmadığını gösterebilir mi? elbette. Bütünü temsil eder.
4. Göz diyagramlarının ölçüm göstergeleri
Bir göz diyagramının iyi ve kötü yanlarını değerlendirirken, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, genellikle göz yüksekliği, göz genişliği, seğirme, görev döngüsü vb. Gibi bazı ortak ölçümler vardır. Gözün farklı bölümlerinin karakterizasyonu sayesinde, sinyal problemlerini hızlı bir şekilde belirleyebilir ve kalitatif hale getirebilirsiniz. Örneğin, göz diyagramı atlamasının kesişimi boyunca üst ve alt bölgeler görev döngüsünü temsil edebilir.Üst ve alt bölgelerin oranı asimetrik ise, bu, görev döngüsünün sonucunun sorunlu olabileceği anlamına gelir.
Bazen göz diyagramı göstergelerinin gereksinimleri karşılayıp karşılamadığına basit ve sezgisel olarak karar vermek için, şartnamede tanımlanan gereksinimler bir şablon haline getirilebilir ve ardından bir osiloskop tarafından çağrılabilir, göz diyagramının şablona dokunup dokunmadığını doğrudan gözlemleyebilirsiniz. Temas yoksa, bu, göz diyagramının indeksinin şartnamenin gereksinimlerini karşıladığı anlamına gelir.Aynı şekilde, şablonla temas varsa, temas pozisyonuna göre de iyileştirilebilir. Geleneksel test yönteminde olduğu gibi göz diyagramı göstergelerini tek tek ölçmeye gerek yoktur.
Çoğu insan güzel kadınları övdüklerinde "Parlak Gözler ve Beyaz Dişler", "Arı Bel Güzelliği" veya "Su Yılan Bel" kelimelerini kullanır. Aslında bu kriter, göz diyagramlarının kalitesini değerlendirirken oldukça uygulanabilir. Bu aslında göz diyagramının mükemmel olup olmadığını kontrol etmek için iki önemli kriter olarak kullanılabilir:
[Parlak Gözler ve Beyaz Dişler]: Gözler büyük olmalı, göz kalıbı şablonu varsa, öğrenci olarak göz kalıbı şablonu kullanılır ve yeterli kenar boşluğu olmalıdır.
[Arı bel güzelliği]: Şekil 7'de gösterildiği gibi, kırmızı ve yeşil dairelerin enine kesiti olabildiğince küçük, tercihen bir nokta, tıpkı bir arının bel güzelliği gibi, seğirmeyi temsil ettiği için daha ince olmalıdır. Bit hata oranının artmasına neden olur. Titreşim ne kadar küçükse, sinyal kalitesi o kadar iyi ve hata olasılığı o kadar düşüktür.
Göz kalıbı şablonundan daha önce bahsedilmişti.Göz düzeni testi esas olarak yüksek hızlı seri iletimin sinyal kalitesini tespit etmek için kullanılır.SATA, PCI Express veya USB olsun, standart, göz modeli için bir ölçüm kriteri olarak mühendisler için bir göz kalıbı şablonu sağlar. . Şekil 8'de gösterildiği gibi, USB2.0 TX'in göz diyagramı şablonudur. Sözde göz diyagramı şablonu, esas olarak göz diyagramının spesifikasyonun gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını belirlemek için kullanılır. Şekil 8'de, ABCDEF6 noktası ve GH tarafından çevrelenen altıgen kırmızı alan Yukarıdaki ve aşağıdaki alanlar sözde "yasaklı alanları" temsil etmektedir.
Göz diyagramındaki herhangi bir sinyal dalga formu biti bu kırmızı alanlara girerse, bu, sinyal iletiminin protokol spesifikasyonunun (yeşil daire) gereksinimlerini karşılamadığı anlamına gelir.
5. Göz diyagramı, sinyalin bütünlüğünü yansıtır
Farklı göz diyagramları farklı sinyal kalitesini yansıtabilir Deneyimli mühendisler, sinyalin empedans uyumsuzluğundan kaynaklanan yansımalara sahip olup olmadığını ve belirli bir titreşim bileşeninin çok büyük olup olmadığını göz diyagramından bulabilir ve hatta göz diyagramı kalitesini nasıl optimize edeceklerini bile bilirler. Genel olarak:
Göz diyagramının açılması jitter ve BER ile ilgilidir;
Göz diyagramı ne kadar büyük açılırsa, gürültü ve titreme toleransı o kadar büyük olur;
Göz diyagramı ne kadar büyük açılırsa, alıcının yargı hassasiyeti o kadar iyidir;
Gözün üst kısmı, fundus ve geniş dönüştürme alanı, alıcının karar hassasiyetinin azaldığını gösterir
Peki ya "açık" göz düzeni? Aşağıdakileri birkaç açıdan düşünün:
(1) PCB iz uzunluğunu göz önünde bulundurun: kısa izler her zaman yeterli değildir, kısa izler düşük kayıp anlamına gelir
(2) PCB iz genişliğini göz önünde bulundurun: geniş izler cilt etkisini azaltabilir
(3) Plakanın dielektrik sabitini azaltın: dielektrik kaybını (Dielektrik Kaybı) azaltın, ancak maliyeti artıracaktır
(4) Sinyal ön vurgusu ve eşitleme işlemi: Atlama bitinde ön vurgu (Ön Vurgu) işlemi, hattaki sinyal sıçramalarından kaynaklanan yüksek frekanslı bileşenlerin kaybını telafi etmek için kullanılır
(5) Empedans süreksizliğinden kaynaklanan yansıma, empedans uyumu yansımayı azaltır
Göz diyagramları ile ilgili göz yüksekliği, göz genişliği, göz genliği, göz çapraz oranı, "1" seviyesi, "0" seviyesi, sönme oranı, Q faktörü, ortalama güç gibi birçok göz diyagramı parametresi vardır.
"1" seviyesi ve "0" seviyesi, göz diyagramının ortasındaki% 20 UI parçasının bir histogram oluşturmak için dikey eksene yansıtıldığını ve histogramın merkez değerinin sırasıyla "1" seviyesi ve "0" seviyesi olduğunu belirtir. Göz genliği "1" seviyesini eksi "0" seviyesini temsil eder. Üst ve alt histogramların 3sigm farkı, göz yüksekliğini temsil eder.
Göz diyagramı parametre tanımı: genlikle ilgili ölçüm parametrelerinin tanımı
6. Göz diyagramı ve saklama derinliği
Genellikle göz diyagramı birkaç bitten (UI) oluşur Göz diyagramı testinin doğruluğu ve kararlılığı dikkate alındığında, genellikle osiloskobun depolama derinliğini içeren, analiz etmek için yeterli UI numarasının toplanması gerekir. Bellek derinliği ne kadar yüksekse, osiloskop tarafından bir seferde o kadar fazla UI analiz edilecek ve test sonucu o kadar doğru olacaktır. Bu nedenle, yüksek hızlı sinyallerin göz diyagramını ve titreşimini ölçerken, yüksek bir depolama derinliği kullanmaya çalışın. Tabii ki, depolama derinliği ne kadar yüksekse, osiloskobun analiz hızı o kadar yavaş olur.
Aşağıdaki şekil, gerçek zamanlı göz diyagramlarını dinamik olarak görüntüleyen Keysight gerçek zamanlı osiloskobun kümülatif durumunu göstermektedir. Göz diyagramının sol üst köşesi, kümülatif UI numarasını ve osiloskop tarafından yakalanan dalga formlarının sayısını gösterecektir.
Denklemle tanışın: UI numarası = depolama derinliği / örnekleme hızı * sinyal hızı * dalga formu numarası
7. Gerçek zamanlı göz diyagramı performansı
Ek olarak, göz diyagramı gerçek zamanlı dalga formlarının bir üst üste binmesi olduğundan, göz diyagramının analizi de gerçek zamanlı olmalıdır. Aşağıdaki şekil, Keysight gerçek zamanlı osiloskop tarafından ölçülen göz diyagramıdır. Osiloskop penceresinde, pencerenin üst yarısının gerçek zamanlı dalga formlarının görüntüsü olduğunu ve pencerenin alt yarısının gerçek zamanlı göz diyagramlarının görüntüsü olduğunu görebilirsiniz. Bu eşzamanlı gerçek zamanlı görüntüleme işlevi, mühendislerin dalga biçimlerini ve göz diyagramlarını daha sezgisel olarak gözlemlemelerine ve daha iyi analiz ve hata ayıklama gerçekleştirmelerine olanak tanır. Bu işlev şu anda yalnızca cihaz üreticisi tarafından desteklenmektedir.
8. Hızlı göz diyagramı ölçümü (tek tıklamayla göz diyagramı ölçümü)
Göz diyagramını ölçmemiz gerektiğinde, dalga formunun göz diyagramını oluşturmadan önce dalga formunun boyutunu ayarlamak, sinyal hızını ayarlamak ve eşiği ayarlamak gibi bir dizi ayar yapmamız gerekir. Test verimliliğinden endişe duyan veya çok sayıda sinyal göz diyagramı testi yapması gereken bazı kullanıcılar için, göz diyagramının sinyal hızı veya genlik nedeniyle her seferinde yeniden ayarlamaya gerek kalmadan en basit şekilde ölçülebileceğini umuyorlar. Keysight'ın osiloskobunun yazılımı, birçok kullanıcı dostu işlev ekleyerek yenilik yapmaya ve optimize etmeye devam ediyor. Göz diyagramı ölçümü için, onu yalnızca bir fare veya dokunmatik ekranla kontrol etmemiz gerekir ve tek tıklamayla, kullanıcılara çok uygun bir yol sağlayarak gerçek zamanlı dalga formlarına dayalı olarak hızlı bir şekilde bir göz diyagramı oluşturabilir.
Aşağıdaki şekil, 10 Gbps yüksek hızlı sinyal için hızlı bir göz diyagramı ölçümünü göstermektedir Dalga formu görüntülendiğinde, sinyalin göz diyagramını hızlı bir şekilde oluşturmak için Analiz menüsü altındaki "Hızlı Göz Diyagramları" na tıklayın.
9. Göz Çevresi bit hata oranı göz diyagramı
Günümüzde, yüksek hızlı sinyallerin göz diyagramı ölçümü için gereksinimler gittikçe artmaktadır.Geçmişte göz diyagramlarını ölçerken, mühendisler, gözün veya seğirmenin yüksekliğine ve genişliğine bağlı olarak, yakalama süresini az çok kendileri tanımlamak zorunda kalabilirler. Günümüzde birçok arayüz spesifikasyonu, göz yüksekliği ve göz genişliğinin belirli bir bit hata oranında değerlendirilmesini gerektirmeye başlamaktadır.Örneğin, OIF-CEI standardında 28 Gbps sinyaller için göz yüksekliği ve göz genişliği gereksinimleri 1e-15 bit hata oranında tanımlanmaktadır. .
Aşağıdaki şekil, V by One sinyalinin bir göz diyagramı ölçümüdür.Bara spesifikasyonu ayrıca 1e-9 bit hata oranına sahip bir göz diyagramı gerektirir. Aşağıdaki göz diyagramı sonuçlarında, farklı bit hata oranları altındaki göz hatlarını görebilirsiniz.Kırmızı çizgi, 1e-9 bit hata oranının göz çevresidir.
Bir dijital devre sisteminde, gönderen uç, çok sayıda veri biti gönderir, birçok faktörün etkisine bağlı olarak, alıcı uç bazı yanlış bitler (yani, bit hataları) alabilir. Hatalı bit sayısının toplam bit sayısına oranı Bit Hata Oranı veya kısaca BER olarak adlandırılır. Bit hata oranı, dijital devre sistemlerinin performansını tanımlayan en önemli parametredir. GHz bit hızına sahip iletişim devre sisteminde (Fiber Kanal, PCIe, SONET, SATA gibi), BER'in genellikle 10 ^ 12'den küçük veya ona eşit olması gerekir. Bit hata oranı büyük olduğunda, iletişim sisteminin verimliliği düşüktür ve performans dengesizdir. Bit hata oranını etkileyen faktörler arasında titreme, gürültü, kanal kaybı ve sinyal bit hızı bulunur.
Bit hata oranı (BER) testinde, desen üreteci milyarlarca veri biti üretir, bu veri bitlerini giriş cihazına gönderir ve daha sonra bu veri bitlerini çıkışta alır. Daha sonra, hata kodu çözümleyicisi, alınan verileri, hangi kodların hata aldığını belirlemek için bit parça gönderilen orijinal verilerle karşılaştırır ve ardından belirli bir süre boyunca hesaplanan BER'yi verir. Bit hata oranı testinin ihtiyaçlarını göz önünde bulundurarak, bir BER diyagramı oluşturmak için referans olarak aşağıdaki gerçek test göz diyagramını kullanırız.Referans göz diyagramı aşağıdaki gibidir:
BER diyagramı, numune noktasının BER (t) zaman pozisyonunun bir fonksiyonudur ve BERT tarama diyagramı veya küvet eğrisi olarak adlandırılır. Kısaca, referans saat tarafından verilen nominal örnekleme süresine göre farklı bir t zamanında ölçülen BER'dir. Referans saat, test edilen sisteme bağlı olarak sinyal verici saati veya alınan sinyalden geri kazanılan saat olabilir. Yukarıdaki göz diyagramını referans alarak, göz açma ile bit hata oranı arasındaki ilişki ve BER diyagramı aşağıdaki gibidir:
Göz açma ve bit hata oranı arasındaki ilişki
BER (T) taraması veya küvet eğrisi
Yukarıdaki iki şekilde BER diyagramının zaman ekseni ve göz diyagramı aynıdır, iki taraf göz diyagramının kenarlarına karşılık gelir ve örnek nokta merkezdedir. BER sabit olduğunda, eğriler arasındaki mesafe BER üzerindeki göz açıklığının derecesidir. Numune noktası kesişme noktasına yakın olduğunda, seğirme BER'in maksimum 0,5'e yükselmesine neden olur.
10. Çok Kanallı Göz Ölçümü (çok kanallı göz diyagramı ölçümü)
Çok Kanallı Göz Ölçümü Çok kanallı göz ölçüm fonksiyonu.
