【導讀】信號鏈芯片的驗證離不開(kāi)抖動(dòng)和眼圖測量。抖動(dòng)考慮的是時(shí)鐘或數據過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻的不確定性，眼圖則更加直觀(guān)，以參考時(shí)鐘的邊沿為刀，將數據波形切割成無(wú)數的小段，每段波形只有 1 個(gè) bit。然后將這些小段波形堆疊到一起，形成的眼睛形狀的圖片，稱(chēng)之為眼圖。
背景
信號鏈芯片的驗證離不開(kāi)抖動(dòng)和眼圖測量。抖動(dòng)考慮的是時(shí)鐘或數據過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻的不確定性，眼圖則更加直觀(guān)，以參考時(shí)鐘的邊沿為刀，將數據波形切割成無(wú)數的小段，每段波形只有 1 個(gè) bit。然后將這些小段波形堆疊到一起，形成的眼睛形狀的圖片，稱(chēng)之為眼圖。
抖動(dòng)和眼圖是高速串行信號的必測項目。抖動(dòng)可以評估時(shí)鐘或信號的穩定性，眼圖可以綜合評估信號的抖動(dòng)，幅度，反射，串擾等信號完整性問(wèn)題。如果再套上一個(gè)眼圖模板，通過(guò)眼圖是否觸碰模板，就可以輕松評判信號質(zhì)量的優(yōu)劣。
圖 1. 眼圖是由所有 bits 堆疊而形成的圖樣，包含所有 bits 的信號完整性信息
圖 2. 眼圖及其模板
挑戰
測試工程師測出了眼圖和抖動(dòng)的結果，給出測試 Pass 或 Fail 的測量報告，工作就算完成了。但怎樣才能解決抖動(dòng)和眼圖 Fail 的問(wèn)題呢？基本思路就是抓大放小，對癥下藥！
圖 3. 抖動(dòng)的分類(lèi)
經(jīng)典理論下，信號的總體抖動(dòng) (Tj, Total Jitter) 可以分成以下幾類(lèi)。通過(guò)示波器的抖動(dòng)軟件，測量出每種抖動(dòng)成分的大小，想辦法將最嚴重的抖動(dòng)成分降低，總體抖動(dòng)就能降下來(lái)了。
其中，隨機抖動(dòng) (Rj, Random Jitter) 是由布朗運動(dòng) / 熱噪聲引起的。通過(guò)改良電源的噪聲性能，更換隨機抖動(dòng)較大的有源器件，可以降低系統的隨機噪聲。與隨機抖動(dòng)對應的，是確定性抖動(dòng) (Dj, Deterministic Jitter)，最重要的兩種 Dj 是周期性抖動(dòng) (PJ, Periodic Jitter ) 和數據相關(guān)性抖動(dòng) (DDJ, Data-Dependent Jitter)。
周期性變化的抖動(dòng)，稱(chēng)之為周期性抖動(dòng)。一般由高速 SerDes 的參考時(shí)鐘帶入，或者旁路高速信號的串擾所引起。周期性抖動(dòng)不僅要看抖動(dòng)的峰峰值，還要關(guān)注 Pj 的頻率。檢查時(shí)鐘，查找電路板上相關(guān)的干擾源，可以降低周期性抖動(dòng)。
數據相關(guān)性抖動(dòng) (DDj, Data Dependent Jitter)，也叫碼間干擾 (ISI, Inter-Symbol Interference)，當數據速率升高時(shí)，DDj 會(huì )變得愈發(fā)重要。ISI 不僅會(huì )影響到抖動(dòng)，也會(huì )讓眼圖惡化。下圖是一個(gè)高速信號，從發(fā)送端，到傳輸路徑中間的測試點(diǎn)，再到接收端的眼圖變化。隨著(zhù)傳輸線(xiàn)距離的增加，ISI 越來(lái)越大，眼圖的眼寬和眼高都明顯收窄，甚至到最后眼圖完全閉合了。降低傳輸線(xiàn)衰減，或者使用適當 的 Tx均衡和 Rx均衡，可以有效降低DDj。
圖 4. 傳輸線(xiàn)損耗所引起的 ISI 抖動(dòng)會(huì )導致眼圖惡化
測試解決方案
泰克公司的 MSO6B 系列示波器最高帶寬可達 10GHZ， 采樣率高達 50GS/s， 底噪低至51.5uV，是測量信號鏈芯片抖動(dòng)和眼圖的最佳選擇。
圖 5. 泰克MSO6B系列示波器
泰克公司的 DJA 抖動(dòng)和眼圖分析軟件，可以精確并快速地測量信號的抖動(dòng)和眼圖，給出抖動(dòng)和眼圖的各項測量結果。DJA 幫助工程師將總體抖動(dòng)分解成各種抖動(dòng)成分，還提供各種高級分析窗口，比如抖動(dòng)頻譜圖，可以看到周期性抖動(dòng)的頻譜，幫助工程師快速確定干擾源；抖動(dòng)直方圖可以直觀(guān)地判斷是RJ或 DJ占主導地位，確定調試方向。
圖 6. 泰克公司的 DJA 抖動(dòng)和眼圖分析軟件豐富的測量項和分析窗口
總結
抖動(dòng)和眼圖是信號鏈芯片的重要測量項。 泰克的MSO6B 系列示波器和 DJA 軟件，不僅可以幫助工程師精確地測量抖動(dòng)和眼圖結果，還可以通過(guò)抖動(dòng)分解，和豐富的分析窗口，為工程師提供解決抖動(dòng)和眼圖問(wèn)題的線(xiàn)索，幫助工程師快速解決問(wèn)題。
使用1GHz~10GHz帶寬對高速設計進(jìn)行故障排除和驗證，了解泰克6系列B MSO混合信號示波器更多高速設計，https://www.tek.com.cn/products/oscilloscopes/6-series-mso#
（來(lái)源：泰克科技）
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