USB接口/DP接口/HDMI接口眼圖測(cè)/信號(hào)完整性測(cè)試/信號(hào)兼容性測(cè)試/硬件測(cè)試實(shí)驗(yàn)

一、眼圖名字的由來(lái)和測(cè)試意義

眼圖（Eye Diagram），實(shí)際上就是高速數(shù)字信號(hào)不同位置的數(shù)據(jù)比特按照時(shí)鐘的間隔疊加在一起自然形成的一個(gè)統(tǒng)計(jì)分布圖。隨著疊加的波形數(shù)量的增加，數(shù)字信號(hào)逐漸形成了一個(gè)個(gè)類(lèi)似眼睛一樣的形狀，我們就把這種圖形叫做眼圖。

眼圖（Eye Diagram）可以顯示出數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量，經(jīng)常用于需要對(duì)電子設(shè)備、芯片中串行數(shù)字信號(hào)或者高速數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測(cè)試及驗(yàn)證的場(chǎng)合，歸根結(jié)底是對(duì)數(shù)字信號(hào)質(zhì)量的一種快速而又非常直觀的觀測(cè)手段。消費(fèi)電子中，芯片內(nèi)部、芯片與芯片之間經(jīng)常用到高速的信號(hào)傳輸，如果對(duì)應(yīng)的信號(hào)質(zhì)量不佳，將導(dǎo)致設(shè)備的不穩(wěn)定、功能執(zhí)行錯(cuò)誤，甚至故障。

眼圖反映的是數(shù)字信號(hào)受物理器件、信道的影響，工程師可以通過(guò)眼圖，迅速得到待測(cè)產(chǎn)品中信號(hào)的實(shí)測(cè)參數(shù)，并且可以預(yù)判在現(xiàn)場(chǎng)可能發(fā)生的問(wèn)題。

二、眼圖的形成

      對(duì)于數(shù)字信號(hào)，其高電平與低電平的變化可以有多種序列組合。以3個(gè)bit為例，可以有000-111共8中組合，在時(shí)域上將足夠多的上述序列按某一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)齊，然后將其波形疊加起來(lái)，就形成了眼圖。對(duì)于測(cè)試儀器而言，首先從待測(cè)信號(hào)中恢復(fù)出信號(hào)的時(shí)鐘信號(hào)，然后按照時(shí)鐘基準(zhǔn)來(lái)疊加出眼圖，最終予以顯示。

三、眼圖中包含的信息

       對(duì)于一幅真實(shí)的眼圖，首先我們可以看出數(shù)字波形的平均上升時(shí)間(Rise Time)、下降時(shí)間(Fall Time)、上沖(Overshoot)、下沖(Undershoot)、門(mén)限電平(Threshold/Crossing Percent)等基本的電平變換的參數(shù)。

信號(hào)不可能每次高低電平的電壓值都保持完全一致，也不能保證每次高低電平的上升沿、下降沿都在同一時(shí)刻。由于多次信號(hào)的疊加，眼圖的信號(hào)線變粗，出現(xiàn)模糊(Blur)的現(xiàn)象。所以眼圖也反映了信號(hào)的噪聲和抖動(dòng)：在縱軸電壓軸上，體現(xiàn)為電壓的噪聲(Voltage Noise)；在橫軸時(shí)間軸上，體現(xiàn)為時(shí)域的抖動(dòng)(Jitter)。

由于噪聲和抖動(dòng)，眼圖上的空白區(qū)域變小。在除去抖動(dòng)和噪聲的基礎(chǔ)上，眼圖上空白的區(qū)域在橫軸上的距離稱(chēng)為眼寬(Eye Width)，在眼圖上疊加的數(shù)據(jù)足夠多時(shí)，眼寬很好的反映了傳輸線上信號(hào)的穩(wěn)定時(shí)間；同理，眼圖上空白的區(qū)域在縱軸上的距離稱(chēng)為眼高(Eye Height)，在眼圖上疊加的數(shù)據(jù)足夠多時(shí)，眼高很好的反映了傳輸線上信號(hào)的噪聲容限，同時(shí)，眼圖中眼高最大的地方，即為最佳判決時(shí)刻。

數(shù)字信號(hào)在采樣前后，需要有一定的建立時(shí)間(Setup Time)和保持時(shí)間(Hold Time)，數(shù)字信號(hào)在這一段時(shí)間內(nèi)應(yīng)保持穩(wěn)定，才能保證正確采樣。而對(duì)于輸入電平的判決，需要高電平的電壓值高于輸入高電平VIH，低電平的電壓值地與輸入低電平VIL。所以，我們可以得知最早的采樣時(shí)刻和最晚的采樣時(shí)刻。

四、眼圖測(cè)試常用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

USB Type-C to USB Type-C (Type-C 1.3, USB 3.2 and earlier specifications). Full-Featured and USB 2.0 Type-C cables are supported

USB Type-C to USB Standard-A (USB 3.2 and earlier version specifications)

USB Type-C to USB Micro-B (USB 3.2 and earlier version specifications)

USB Type C to USB Standard-B (USB 3.2 and earlier version specifications)

USB Standard-A to USB Micro-B (USB 3.2 and earlier version specifications)

USB Standard-A to USB Standard-B (USB 3.2 and earlier version specifications)              

HDMI Type A to HDMI Type A (HDMI 2.1 and earlier version specifications)

DisplayPort to DisplayPort (DisplayPort 1.4 and early version specifications)

五、眼圖的測(cè)試項(xiàng)目：

消光比

眼交叉比

信號(hào)上升時(shí)間與下降時(shí)間

Q因子（Q Factor）

平均功率

抖動(dòng)

六、眼圖測(cè)試適用產(chǎn)品

USB C–C

USB A–C

USB C- μB

USB A- μB

HDMI–HDMI （HDMI2.1）

DP–DP（DP1.4）

包含上述接口的：音視頻、信息技術(shù)設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械、汽車(chē)電子、航天航等中告訴信號(hào)產(chǎn)品。

七、眼圖的判斷標(biāo)準(zhǔn)

在實(shí)際測(cè)試時(shí)，為了提高測(cè)試效率，經(jīng)常使用的方法是Mask Testing。即根據(jù)信號(hào)傳輸?shù)男枨螅谘蹐D上規(guī)定一個(gè)區(qū)域（一般為菱形區(qū)域），要求左右的信號(hào)全部出現(xiàn)在這個(gè)區(qū)域之外(睜眼)，一旦菱形區(qū)域內(nèi)有出現(xiàn)信號(hào)(既閉眼)，則宣布測(cè)試未通過(guò)。

在對(duì)于一個(gè)眼圖進(jìn)行好和壞的評(píng)估時(shí)，通常都有一些常見(jiàn)的衡量指標(biāo)，比如眼高，眼寬，抖動(dòng)，占空比等，如上圖。通過(guò)對(duì)眼睛不同部位的表征，可以快速地判斷和定性信號(hào)的問(wèn)題。比如眼圖跳變沿交叉點(diǎn)的上下區(qū)域可以代表占空比，如果上下區(qū)域比例不對(duì)稱(chēng)，則代表占空比的結(jié)果可能存在問(wèn)題。

不同的眼圖可以反映不同的信號(hào)質(zhì)量，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師可以從眼圖上發(fā)現(xiàn)信號(hào)是否存在阻抗不匹配導(dǎo)致的反射，以及某種抖動(dòng)成分偏大，甚至知道如何來(lái)優(yōu)化眼圖質(zhì)量。總體來(lái)說(shuō)：

眼圖的張開(kāi)度與抖動(dòng)和BER相關(guān)聯(lián)；

眼圖張開(kāi)越大，表明對(duì)噪聲和抖動(dòng)的容許誤差越大；

眼圖張開(kāi)越大，表明接收器判斷靈敏度越好；

眼頂、眼底和轉(zhuǎn)換區(qū)域?qū)挶砻鹘邮掌髋袛囔`敏度降低

八、我們的優(yōu)勢(shì)

   1、從業(yè)多年，熟悉標(biāo)準(zhǔn)條款

   2、經(jīng)驗(yàn)豐富，測(cè)試周期快速

   3、技術(shù)過(guò)硬，測(cè)試整改均可