21.仿真设计---眼图简介(一)-凡亿课堂

一个layout工程师学习信号完整性之路

刚开始听说和接触眼图时，是从DDR的仿真眼图开始的，看到别人的仿真结果，很是羡慕。然后自己开始仿真研究，设计PCB单板，提取S参数，使用ADS、SPEED2000、Ansys搭建电路，设置参数，调试仿真出结果。但是出来结果之后就面临一个问题，怎么去分析眼图来调整我们的layout或者芯片的driver或者端接。可能出来一个眼图结果很简单，但是要知道眼图是怎么形成的，怎么去分析，怎么去使用，怎么让别人来相信，又是一个很复杂的事情。下面简单整理一下眼图常用的知识：

一、眼图的作用：

数字信号的眼图中包含了丰富的信息，可以体现数字信号的整体特征，能够很好的评估数字信号的质量，因而眼图的分析是数字系统信号完整性之一。

二、眼图的形成：

由于示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形成眼图。眼图中包含了丰富的信息，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，从而可以估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。眼图实际上就是数字信号的一系列不同二进制码按一定的规律在示波器屏幕上累积后的显示，简单地说，由于示波器具有余辉功能，只要将捕获的所有波形按每三个比特分别地叠加累积 (如上图所示)，从而就形成了眼图。

以上来自于网络搜索

三、眼图和单个波形的区别：

实时波形只能反映单一信号的细节，例如：边沿情况、过冲、单调性等。
眼图反映是整体的信号特征。

四、眼图的衡量标准：

在对于一个眼图进行好和坏的评估时，通常都有一些常见的衡量标准，比如眼高、眼宽、抖动、占空比等。
眼宽-水平方向越宽，码间干扰越小；眼高-垂直方向越高，信号可以抵抗很大的噪声干扰或者串扰。
备注：在数字电路中，发送端发送多个比特的数据，由于多种因素的影响，接受端可能会接受到一些错误的比特(即误码)，错误的比特数与总的比特数相比称为误码率，即Bit Error Ratio,简称BER。

五、实际眼图仿真结果：

下面是USB2.0的眼图仿真结果，添加眼图模板之后，结果OK

六、实际应用中的眼图：

一般的数据信号我们是查看眼图的，这样能看出整体信号的质量。我在刚开始仿真的时候，没有注意到这一点，搭建了一个时钟信号的眼图仿真模板。其实时钟信号也可以查看眼图的效果，只是在分析数据和时钟信号的时候，我们查看的东西不一样。
现在知道眼图一般是用来查看数据，但是数据又分为串行和并行，在搭建仿真电路时，我们还需要不同的源给信号发送数据，眼图中还涉及的加重、均衡等等。
大多数的仿真涉及的东西非常多，其实在我们看到只是一个波形、眼图等，但是我们怎样去判断它的好坏，我们又怎么样使我们的仿真电路和实际的单板情况保持一致，需要我们不断去验证、调试。下面是利用ansys和ADS进行的DDR4的眼图仿真结果：