Что такое оптическая глазковая диаграмма?
Термин «глазковая диаграмма» часто используется при анализе тестов оптической связи. Из названия видно, что глазковая диаграмма похожа на человеческий глаз. Итак, что такое оптическая глазковая диаграмма? Глазковая диаграмма является результатом накопления и наложения битов собранного последовательного сигнала в виде послесвечения осциллографа. Форма наложенной фигуры напоминает форму человеческого глаза. На дисплее осциллографа мы видим глазковую диаграмму, похожую на глаз. Как показано на следующем рисунке:
Рисунок 1: Оптическая глазковая диаграмма
Глазковая диаграмма представляет собой серию цифровых сигналов, накапливаемых и отображаемых на осциллографе. Он содержит богатую информацию. Из глазковой диаграммы мы можем наблюдать влияние межкодовых перекрестных помех и шума, которые воплощают общие характеристики цифровых сигналов, и мы можем оценить степень превосходства и неполноценности системы. Таким образом, анализ глазковых диаграмм является основой анализа целостности сигнала для высокоскоростных систем межсоединений.
Как формируется оптическая глазковая диаграмма?
Почему формируется глазковая диаграмма? Он формируется путем наложения ряда цифровых сигналов. Цифровые сигналы различаются между высоким уровнем и низким уровнем. Возьмем, к примеру, 3-битный цифровой сигнал. Он представлен в 8 комбинациях:
000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111
Если эти бесчисленные последовательности выровнять по опорной точке, а затем формы сигналов наложить друг на друга, принцип будет показан ниже.
Рисунок 2: Принципиальная схема глазковой диаграммы
Это идеальная глазковая диаграмма с достаточно широким «глазком». Если сигнал не очень хороший, есть шум или межкодовые перекрестные помехи очень велики, что уменьшит «глазок» глазковой диаграммы. Линии станут размытыми.
Какую информацию о сигнале можно получить из глазковой диаграммы?
- Что означает толстая линия?
Рисунок 3: Схематическая диаграмма толстой линии
Как показано выше, чем толще становится линия, тем сильнее шум сигнала и межкодовые перекрестные помехи. Чем больше «глазок» и чем правильнее глазковая диаграмма, тем меньше межкодовые перекрестные помехи сигнала. Если в сигнале присутствует шум, «глазок» станет меньше, а исходная четкая, правильная глазковая диаграмма станет размытой и будет казаться полосатой.
- Что означает высота глаз?
Рисунок 4: Схематическая диаграмма высоты глаз
Как видно из рисунка выше, чем выше высота глаз, тем лучше сигнал. Две красные горизонтальные линии — это VIH и VIL, а стрелки слева и справа отмечают моменты изменения сигнала с 0 на 1. Чем шире две стрелки, тем ближе время установления и время удержания исходного сигнала. Если две стрелки маленькие, сигналы неполны, вызывают отражения, интерференцию и т. д. Это также отражает устойчивость сигнала к помехам.
До и после дискретизации цифровой сигнал должен иметь определенное время настройки и время удержания, и цифровой сигнал должен быть стабильным в течение этого периода времени, чтобы обеспечить правильную дискретизацию. Для определения уровня входного сигнала требуется, чтобы значение высокого напряжения было выше, чем VIH, а значение низкого напряжения должно быть ниже, чем VIL. Из приведенных выше двух красных линий видно, соответствует ли глазковая диаграмма требованиям.
- Что означает ширина глаза?
Рисунок 5: Схематическая диаграмма ширины глаза
Как вы можете видеть на рисунке выше, красная стрелка указывает ширину глаза. Когда много сигналов сложены вместе, ширина глазка хорошо отражает время стабильности сигнала.
Поскольку глазковая диаграмма представляет собой график, полностью отображающий битовую информацию последовательного сигнала, она стала наиболее важным инструментом для измерения качества сигнала, а измерение глазковой диаграммы иногда называют «Тестом качества сигнала» (SQ-тест). Кроме того, является ли результат измерения глазковой диаграммы квалифицированным или неквалифицированным, обычно относится к «маске». Маска определяет допуск уровней последовательного сигнала «1» и «0», а также допуск времени нарастания и спада.
Поэтому измерение глазковой диаграммы иногда называют «тестом по маске». Маски также бывают разных форм, и обычная маска для сигналов NRZ показана в средней черной части рисунка 5 выше. Маска глазковой диаграммы различна в разных узлах последовательной передачи данных, поэтому при выборе маски следует обращать внимание на конкретный тип подмаски.
Если вы используете маску отправителя в качестве маски глазковой диаграммы получателя, она может продолжать касаться маски. Но маски некоторых сигналов, таких как сигнал Ethernet и сигнал E1/T1, являются специальными, которые не являются кодом NRZ.
Если маска встречается в реальном тесте, мы анализируем ее разумно и пытаемся решить эту проблему. Однако некоторые продукты не очень требовательны, допуская встречи с маской в небольшом диапазоне. Это компромисс между стремлением дизайнера к качеству и адаптацией к потребностям рынка.
Рисунок 6
Проблема на рис. 6 выше заключается в том, что спадающий фронт настолько медленный, что пересекается с маской, указывая на то, что емкость нагрузки слишком велика, что замедляет время спада.
Рисунок 7
Проблема на Рисунке 7 заключается в том, что существует явление сильного звона, указывающее на непостоянные или несогласованные проблемы импеданса.
Figure8
Это двойные линии слева и справа, что может быть проблемой, такой как нестабильный тактовый сигнал.
Рисунок 9
На рис. 9 это сплошная двойная линия, вызванная нестабильным током модуляции или управлением мощностью.
Расширенные параметры
- Коэффициент вымирания
Формула коэффициента экстинкции выглядит следующим образом:
Формула 1
Коэффициент погашения представляет собой отношение среднего значения уровня 1 к среднему значению уровня 0. Коэффициент ослабления является очень важным параметром при измерении передатчиков оптической связи. Чем он больше, тем более четкие сигналы «0» и «1» могут быть получены на приемном конце сигнала, и может быть получена лучшая скорость логической дискриминации.
- Процент пересечения глаз
Процент пересечения глаз представляет собой позиционное отношение между точкой пересечения и уровнем единицы и уровнем нуля. Как показано на рисунке ниже:
Рисунок 10: Процент пересечения глаз
Это пересечение близко к одному уровню, который представляет способность сигнала передавать один уровень или нулевой уровень. Чем больше один уровень передает, тем ближе пересечение приближается к одному уровню. И чем больше проходит нулевой уровень, тем ближе пересечение приближается к нулевому уровню. Принцип показан на следующем рисунке:
Рисунок 11: Взаимосвязь между разным процентом пересечения глаз и импульсным сигналом
На рис. 11 видно, что если кроссовер находится сверху, то один уровень шире, а если кроссовер снизу, то нулевой уровень шире. Для общих сигналов наиболее распространены равномерно распределенные уровни сигнала 1 и 0. Обычно требуется, чтобы перекрестное отношение глазковой диаграммы составляло 50 %, то есть одинаковая длина сигнальных импульсов 1 и 0 использовалась в качестве эталона для проверки соответствующих параметров. Таким образом, относительная потеря амплитуды, вызванная отклонением различных уровней сигнала 1 и 0, может быть эффективно измерена в соответствии с распределением процентного отношения пересечения глаз. Если процент пересечения глаз слишком велик, т. е. передается слишком много 1-битных сигналов, ошибка сигнала, маскирование и предельные значения будут проверены на соответствие этому перекрестному процентному соотношению. Если процент пересечения глаз слишком мал, т. е. передается слишком много сигналов с нулевым уровнем, то принимающим конечным сигналам будет сложно извлечь из него частоту, что приведет к невозможности синхронизации, а затем к потере синхронизации. .
- Добротность
Формула для коэффициента добротности выглядит следующим образом:
Формула 2
Числитель представляет собой разницу между средним значением уровня 1 и уровня 0, что является амплитудой глаза. Знаменатель представляет собой сумму значимых значений шума на уровне 1 и уровне 0; Этот Q-фактор представляет качество сигнала. Чем выше добротность, тем лучше отношение сигнал/шум, тем лучше сигнал.
На добротность обычно влияют шум, оптическая мощность и соответствие импеданса электрического сигнала от начала до конца.