传统眼图参数测量的局限解析

眼图参数，特别是眼高和眼宽，经常造成工程师的困惑，针对眼高眼宽以及其他像1电平、0电平等眼图参数的算法并不是通用的，因为他们假设眼图垂直片段上的电压分布很好的拟合高斯分布。对于光信号，这是一个很好的假设。实际上，眼图参数最初就是定义用在光信号上的，没有考虑ISI等信号完整性的影响，通过电路板和互联器件传输的串行信号的眼图片段通常不是高斯分布的。这样测试出来的眼高眼宽的结果可能不会返回正确的结果，这篇文章针对眼高测量，讨论为什么会发生这种状况，并且给读者避免这种状况的建议，相似的分析适用于眼宽，但是不在这篇文章中讨论。

眼图参数的算法基于高斯模型，使用眼图中心的3sigma来定义眼高和眼宽。描述光信号眼图时，这种算法工作的很好。光眼图来自通过光纤路径传输光信号。当然，当进入示波器时，光信号会被转换成电信号。但是预期是眼图不会受到信号完整性的影响。这些眼图一般都很干净，有很清晰的高低电平。相对应的是，受到频率相关损耗导致的ISI影响的信号形成的眼图，在这种状况下，眼高和眼宽会返回不准确的结果。TeledyneLecroy，Agilent，Tektronix都使用相同的3sigma推算算法，这种技术会在后面做详细描述。

下图1显示的是受通道中的ISI影响的眼图，这个信号完整性影响导致信号会根据历史bit位有不同的信号轨迹，这个信号是PRBS11，8Gbps NRZ码型。信号源的幅度设置为+/-300mv，示波器测量的是经过过电路板上11英寸走线的信号。信号通过通道后，信号幅度衰减减为大约+/-250mv，但是由于历史bit位的不同，0电平和1电平电压差异很大，这种特性是问题的根源。

图1右测的直方图显示的是眼图中间20%垂直片段的电压的分布状况。左侧的直方图是0电平的分布状况，右测的直方图是1电平的分布状况，两个直方图都不是单高斯分布，由于分布状况不拟合高斯模型，计算出来的眼高参数返回的是一个错误的结果。

为了进一步说明ISI对眼图的影响，图2显示的是一个带有ISI但没有抖动的模拟PRBS5信号的的眼图，由ISI导致的穿过眼图不同的信号轨迹可以很容易的观察到。相应的直方图清楚的显示垂直片段电压的分布不是一个高斯分布。