眼圖參數(shù)測量，特別是眼高和眼寬，經常造成工程師的困惑，針對眼高眼寬以及其他像1電平、0電平等眼圖測量參數(shù)的算法并不是通用的。因為他們是假設眼圖垂直片段上的電壓分布是很好的擬合高斯分布的。

對于光信號，這是一個很好的假設，實際上，眼圖參數(shù)最初就是定義用在光信號上的，沒有考慮ISI等信號完整性的影響，通過電路板和高速互聯(lián)傳輸?shù)拇行盘柕难蹐D片段通常不是高斯分布的。這樣測試出來的眼高眼寬結果可能不是正確的。

眼圖參數(shù)的算法基于高斯模型，使用眼圖中心的3sigma來定義眼高和眼寬。描述光信號眼圖時，這種算法可以得到比較準確的結果。光眼圖來自通過光纖路徑傳輸?shù)墓庑盘枺M入示波器后，光信號會被轉換成電信號。但是眼圖不會受到信號完整性的影響。這些眼圖一般都很干凈，有很清晰的高低電平。

與之相對應的是，受到頻率相關損耗導致的ISI影響的信號形成的眼圖，一般高低電平不是很清晰，在這種狀況下，眼高和眼寬會返回不準確的結果。

受ISI影響的眼圖

下圖是受通道損耗ISI影響的眼圖，信號是PRBS11，8Gbps NRZ碼型，信號源的幅度設置為+/-300mv。示波器測量的是經過電路板上11英寸走線的信號，信號通過通道后，信號幅度衰減為大約+/-250mv。這種衰減對于信號中的高頻和低頻分量是不一致的，這才是ISI導致問題的根源。

下圖右測的直方圖顯示的是眼圖中間20%垂直片段的電壓的分布狀況。左側的直方圖是0電平的分布狀況，右測的直方圖是1電平的分布狀況，兩個直方圖都不是單高斯分布，由于分布狀況不擬合高斯模型，計算出來的眼高參數(shù)是一個錯誤的結果。

為了進一步說明ISI對眼圖的影響，下圖模擬的是一個帶有ISI但沒有其他抖動影響的PRBS5信號的眼圖，可以很容易觀察到受ISI影響的穿過眼圖的不同信號軌跡，相應的直方圖清楚的顯示垂直片段電壓的分布不是一個高斯分布。

傳統(tǒng)眼高算法和受ISI影響眼圖的估算

傳統(tǒng)眼高算法如下所示，該算法通過尋找高低電平直方圖的平均值確定高低電平，并使用他們的3sigma電壓確定眼高。EyeHeight = OneLevel – ZeroLevel – 3σOneLevel – 3σZeroLevel

當直方圖不能產生準確的1和0水平，或者當3sigma不是正確的度量推算分布到眼圖中心,該算法將不能得到正確的計算結果。

對于第一個圖中的眼圖：

OneLevel = 188.2mV(如眼圖1電平參數(shù)所示) ZeroLevel = -188.1mV(如眼圖0電平參數(shù)所示)

σ, OneLevel = 55.2mV (右側直方圖的標準偏差)

σ, ZeroLevel = 55.1mV(左側直方圖的標準偏差)

對比眼圖電平，檢查公式中的值，可以很快發(fā)現(xiàn)上述公式會導致一個不準確的結果，眼圖外邊緣的1電平值與0電平值與+/-300mV差異很大，而且從圖中可以明顯發(fā)現(xiàn)1 sigma= 55mV是不合理的。

由此推算得到的眼高如下：EyeHeight(mV)=188.2-(-188.1)-3*55.1-3*55.2=45.4mV

【上面數(shù)值和圖片中眼圖參數(shù)表中的值（43.9mv）之間的差異是由于眼高計算中確定Sigma使用不同的分級造成的，是可以忽略的】我們得到一個對描述眼張開度沒有幫助的結果。我們所得的結論就是傳統(tǒng)的眼高算法是有缺陷的，不應該被用來確定受ISI影響的眼圖的張開度。

因此，“正確的”眼高是多大？

現(xiàn)在我們看到不能用傳統(tǒng)眼高參數(shù)來描述眼圖張開度，我們重現(xiàn)回到計算公式上，下圖顯示用光標量到的眼張開度是157mv，但是這個值是使用主觀性很強的光標測量到的，而不是來自重復、客觀的算法。

考慮正確的眼高是多少，必須注意到眼圖閉合度會隨著用來計算眼圖的UI數(shù)量的增加而增加，因為隨機抖動是無邊界的，會影響眼圖的張開度。當用來計算眼圖的UI數(shù)量增大1000倍時，上圖中選擇的光標位置就會不同。所以在做眼張開度測量時，工程師必須考慮采集多少數(shù)據(jù)來形成眼圖。

力科解決方法

針對受ISI抖動影響的眼圖參數(shù)的計算，我們提供兩種解決方法

1. SDAIII串行信號分析軟件提供Optical和Observed計算方法

Observed計算方法利用形成眼圖的實際跡線來計算眼高，和用游標測試的基本一致，但要注意，這個測試結果和形成眼圖的UI數(shù)量緊密相關。

2. 噪聲分析軟件包中的EH@ BER

通常，我們嘗試理解眼圖閉合度和誤碼率的函數(shù)關系，這個問題在抖動分析領域已經得到解答，常用的雙狄拉克模型被用來外推特定的誤碼率下的抖動，像10E-12。在描述眼高時也需要相似的方法。

力科SDAIII-CompleteLinQ噪聲分析軟件包中包含EH@ BER測量能力。這個測試就是上面提到的：通過外推隨機噪聲到工程師選定的誤碼率，來測量眼圖的張開度。這個測量是在眼圖設置中的Sample Phase中完成的。下圖顯示眼高測量值是：220.8mv，這是推算到的在10E-12誤碼率的眼張開度，EH@ BER測量返回一個很好的眼張開度估算值，它使用了隨機噪聲的推算，不受ISI在總體直方圖上的影響。

關于力科力科（Teledyne Lecroy）是高端示波器、協(xié)議分析儀和其他測試儀器的領先制造商，可快速全面地驗證電子系統(tǒng)的性能和合規(guī)性，并進行復雜的調試分析。

1964 年成立以來，公司一直專注于將強大的工具整合到創(chuàng)新產品中，以提高“洞察時間”。更快的洞察時間使用戶能夠快速查找和修復復雜電子系統(tǒng)中的缺陷，從而顯著縮短產品的上市時間。

審核編輯：湯梓紅