USB接口/DP接口/HDMI接口眼圖測/信號完整性測試/信號兼容性測試/硬件測試實驗

一、眼圖名字的由來和測試意義

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

眼圖（Eye Diagram）可以顯示出數(shù)字信號的傳輸質(zhì)量，經(jīng)常用于需要對電子設(shè)備、芯片中串行數(shù)字信號或者高速數(shù)字信號進行測試及驗證的場合，歸根結(jié)底是對數(shù)字信號質(zhì)量的一種快速而又非常直觀的觀測手段。消費電子中，芯片內(nèi)部、芯片與芯片之間經(jīng)常用到高速的信號傳輸，如果對應(yīng)的信號質(zhì)量不佳，將導致設(shè)備的不穩(wěn)定、功能執(zhí)行錯誤，甚至故障。

眼圖反映的是數(shù)字信號受物理器件、信道的影響，工程師可以通過眼圖，迅速得到待測產(chǎn)品中信號的實測參數(shù)，并且可以預(yù)判在現(xiàn)場可能發(fā)生的問題。

二、眼圖的形成

      對于數(shù)字信號，其高電平與低電平的變化可以有多種序列組合。以3個bit為例，可以有000-111共8中組合，在時域上將足夠多的上述序列按某一個基準點對齊，然后將其波形疊加起來，就形成了眼圖。對于測試儀器而言，首先從待測信號中恢復(fù)出信號的時鐘信號，然后按照時鐘基準來疊加出眼圖，最終予以顯示。

三、眼圖中包含的信息

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

信號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、下降沿都在同一時刻。由于多次信號的疊加，眼圖的信號線變粗，出現(xiàn)模糊(Blur)的現(xiàn)象。所以眼圖也反映了信號的噪聲和抖動：在縱軸電壓軸上，體現(xiàn)為電壓的噪聲(Voltage Noise)；在橫軸時間軸上，體現(xiàn)為時域的抖動(Jitter)。

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

數(shù)字信號在采樣前后，需要有一定的建立時間(Setup Time)和保持時間(Hold Time)，數(shù)字信號在這一段時間內(nèi)應(yīng)保持穩(wěn)定，才能保證正確采樣。而對于輸入電平的判決，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刻和最晚的采樣時刻。

四、眼圖測試常用的標準協(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、眼圖的測試項目：

消光比

眼交叉比

信號上升時間與下降時間

Q因子（Q Factor）

平均功率

抖動

六、眼圖測試適用產(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、汽車電子、航天航等中告訴信號產(chǎn)品。

七、眼圖的判斷標準

在實際測試時，為了提高測試效率，經(jīng)常使用的方法是Mask Testing。即根據(jù)信號傳輸?shù)男枨?，在眼圖上規(guī)定一個區(qū)域（一般為菱形區(qū)域），要求左右的信號全部出現(xiàn)在這個區(qū)域之外(睜眼)，一旦菱形區(qū)域內(nèi)有出現(xiàn)信號(既閉眼)，則宣布測試未通過。

在對于一個眼圖進行好和壞的評估時，通常都有一些常見的衡量指標，比如眼高，眼寬，抖動，占空比等，如上圖。通過對眼睛不同部位的表征，可以快速地判斷和定性信號的問題。比如眼圖跳變沿交叉點的上下區(qū)域可以代表占空比，如果上下區(qū)域比例不對稱，則代表占空比的結(jié)果可能存在問題。

不同的眼圖可以反映不同的信號質(zhì)量，對于有經(jīng)驗的工程師可以從眼圖上發(fā)現(xiàn)信號是否存在阻抗不匹配導致的反射，以及某種抖動成分偏大，甚至知道如何來優(yōu)化眼圖質(zhì)量?？傮w來說：

眼圖的張開度與抖動和BER相關(guān)聯(lián)；

眼圖張開越大，表明對噪聲和抖動的容許誤差越大；

眼圖張開越大，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

   1、從業(yè)多年，熟悉標準條款

   2、經(jīng)驗豐富，測試周期快速

   3、技術(shù)過硬，測試整改均可