在高速通信和数据处理系统中,为了评估数字信号在PCB传输过程中的性能,工程师经常使用“眼图”工具来展示数字信号的时域和幅值特性,为PCB信号完整性分析提供重要依据,今天将针对眼图开始讲讲。
1、眼图是什么?
眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形,它包含了丰富的信息,从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响,体现了数字信号整体的特征,从而估计系统优劣程度,因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
2、眼图如何看?
①上升时间(Rise Time)
上升时间指的是脉冲信号从规定下限(通常为脉冲峰值幅度的10%)上升到规定上限(通常为脉冲峰值幅度的90%)所需的时间间隔。较短的上升时间表示信号具有较快的响应速度,但也更容易受到噪声和干扰的影响。
②下降时间(Fail Time)
下降时间是指脉冲信号从峰值幅度的90%下降到10%所经历的时间间隔。与上升时间类似,较短的下降时间表示信号具有较快的响应速度,但也可能导致过冲和下冲现象。
③上冲(Overshoot)和下冲(Undershoot)
上冲是指脉冲信号的第一个峰值超过设定电压的情况,表现为一个尖端脉冲。上冲过大可能导致电路元器件的失效。下冲则是指下一个谷值或峰值过低,过分的下冲可能引发假的时钟或数据错误。
④门限电平(Threshold/Crossing Percent)
门限电平是在系统传输特性劣于某一特定误码率的情况下,收信机所能达到的最低接收电平。在眼图中,门限电平通常用于确定信号的有效传输窗口,即“眼睛”的张开程度。较大的张开程度表示信号具有较好的传输质量。
⑤“眼睛”区域
“眼睛”区域是眼图中最为关键的部分,它代表了信号在传输过程中的有效时间窗口。在这个区域内,信号的幅度和相位相对稳定,误码率较低。因此,在PCB设计中,工程师们通常会通过优化布局、走线和材料选择等手段来尽可能增大“眼睛”区域,提高信号的传输质量和可靠性。
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