调高速信号的人天天跟眼图打交道。所谓眼图,就是把示波器抓到的波形按码元周期折叠叠加,无数个比特的波形摞在一张图上,中间会形成一只眼睛的形状。眼睛张得开,信号质量就好;眼睛闭上,误码就来了。
为什么能这么看?因为叠加的过程把所有可能性都暴露出来了。逻辑一的轨迹跟逻辑零的轨迹中间空出来的区域就是眼,噪声小、抖动小、码间干扰小,这个空域就又高又宽;哪个环节出了问题,眼睛立刻变形:整体变矮说明噪声大,水平变窄说明抖动大,上下不对称往往是占空比失真。
看眼图主要看几个位置。眼睛张开的高度代表噪声裕量,接收端判决门限上下各留了多少余量全在这里;眼睛宽度代表能容忍的采样抖动范围;交叉点的位置反映上升下降沿的对称程度;边沿的斜率则跟带宽相关。正规的测试还有模板,把眼图跟标准模板一比,过没过一目了然。
眼睛为什么会闭?常见几类原因。码间干扰,走线损耗让边沿变缓,前一个比特的尾巴拖进下一个比特;反射,阻抗不匹配的地方来回弹;串扰,邻居走线的信号感应进来;还有随机抖动和周期性抖动。高速串行链路里,这几样经常是叠在一起作妖。
改善手段也是对着来的。损耗大就做均衡,发送端预加重、接收端均衡;反射就优化端接和过孔;串扰就拉开间距、加地孔。调试时有个笨但有效的办法,一层层排除:先看远端眼图,再在中间过孔处看,把劣化最大的环节找出来先收拾。
DDR、PCIe、SerDes这些接口的标准里都规定了眼图模板和测试条件,做认证必须过。平时自测时注意探头的负载和焊接方式也会影响眼图,探头本身引入的损耗不补偿,眼睛看着会比实际更难看。多测几种码型、长码短码都跑一遍,才算测得全。
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