¿Qué es un diagrama de ojo óptico?
El término "diagrama de ojo" se usa a menudo en el análisis de las pruebas de comunicación óptica. Podemos decir por su nombre que un diagrama de ojo se parece a un ojo humano. Entonces, ¿qué es un diagrama de ojo óptico? El diagrama de ojo es el resultado de acumular y superponer los bits de la señal en serie recopilada en el camino del resplandor del osciloscopio. La forma de la figura superpuesta se parece a la forma del ojo humano. En la pantalla del osciloscopio, podemos ver un diagrama de ojo que parece un ojo. Como se muestra en la siguiente figura:
Figura 1: diagrama de ojo óptico
El diagrama de ojo es una serie de señales digitales acumuladas y mostradas en el osciloscopio. Contiene información rica. A partir del diagrama de ojo, podemos observar la influencia de la diafonía y el ruido entre códigos, que encarna las características generales de las señales digitales, y podemos estimar el grado de superioridad e inferioridad del sistema. Por lo tanto, el análisis del diagrama de ojo es el núcleo del análisis de la integridad de la señal para los sistemas de interconexión de alta velocidad.
¿Cómo se forma el diagrama del ojo óptico?
¿Por qué se forma el diagrama del ojo? Está formado por la superposición de una serie de señales digitales. Las señales digitales varían entre nivel alto y nivel bajo. Tome una señal digital de 3 bits, por ejemplo. Viene en 8 combinaciones:
000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111
Si estas innumerables secuencias se alinean con un punto de referencia y luego las formas de onda se apilan una encima de la otra, el principio se muestra a continuación.
Figura 2: Diagrama esquemático del diagrama del ojo
Este es un diagrama de ojo ideal con el "ojo" lo suficientemente ancho. Si la señal no es tan buena, hay ruido o la diafonía entre códigos es muy grande, lo que hará que el “ojo” del diagrama del ojo sea más pequeño. Las líneas se volverán borrosas.
¿Qué información puedes obtener sobre la señal del diagrama del ojo?
- ¿Qué significa la línea gruesa?
Figura 3: Diagrama esquemático de la línea gruesa
Como se muestra arriba, cuanto más gruesa se vuelve la línea, más fuerte es el ruido de la señal y la diafonía entre códigos. Cuanto más grande es el "ojo" y más regular es el diagrama del ojo, menor es la diafonía entre códigos de la señal. Si hay ruido en la señal, el "ojo" se hará más pequeño, y el diagrama de ojo normal y claro original se volverá borroso y aparecerá con bandas.
- ¿Qué significa la altura de los ojos?
Figura 4: Diagrama esquemático de la altura de los ojos
Como puede ver en la imagen de arriba, cuanto mayor sea la altura del ojo, mejor será la señal. Las dos líneas horizontales rojas son VIH y VIL, y las flechas de la izquierda y la derecha marcan los momentos en que la señal cambia de 0 a 1. Cuanto más anchas sean las dos flechas, más cerca será el tiempo de configuración y el tiempo de espera de la señal original. Si las dos flechas son pequeñas, las señales están incompletas, produciendo reflejos, interferencias, etc. Esto también refleja la tolerancia al ruido de la señal.
Antes y después del muestreo, la señal digital debe tener un tiempo de configuración y un tiempo de espera determinados, y la señal digital debe permanecer estable durante este período de tiempo para garantizar un muestreo correcto. Para la decisión del nivel de entrada, se requiere que el valor de alto voltaje sea mayor que el VIH y que el valor de bajo voltaje sea menor que el VIL. Se puede ver en las dos líneas rojas anteriores si el diagrama de ojo cumple con los requisitos.
- ¿Qué significa el ancho de los ojos?
Figura 5: Diagrama esquemático del ancho del ojo
Como puede ver en la figura de arriba, la flecha roja indica el ancho de los ojos. Cuando se apilan muchas señales juntas, el ancho del ojo es un buen reflejo del tiempo de estabilidad de la señal.
Dado que el diagrama de ojo es un gráfico para representar completamente la información de bits de la señal en serie, se ha convertido en la herramienta más importante para medir la calidad de la señal, y la medición del diagrama de ojo a veces se denomina "Prueba de calidad de señal (Prueba SQ). Además, el hecho de que el resultado de la medición del diagrama del ojo sea calificado o no calificado suele ser relativo a la "máscara". La máscara especifica la tolerancia de los niveles “1” y “0” de la señal serial, y la tolerancia del tiempo de subida y bajada.
Por lo tanto, la medición del diagrama del ojo a veces se denomina "Prueba de máscara". Las máscaras también vienen en una variedad de formas, y la máscara habitual para las señales NRZ se muestra en la parte negra central de la Figura 5 anterior. La máscara del diagrama de ojo es diferente en diferentes nodos de transmisión de datos en serie, por lo que debemos prestar atención al tipo específico de submáscara al seleccionar la máscara.
Si usa la máscara del remitente como máscara de diagrama de ojo del receptor, es posible que siga tocando la máscara. Pero las máscaras de algunas señales como la señal Ethernet y la señal E1/T1 son especiales, que no son código NRZ.
Si se encuentra una máscara en la prueba real, la analizamos razonablemente y tratamos de resolver este problema. Sin embargo, algunos productos no son muy exigentes, lo que permite encuentros con la máscara en un rango pequeño. Este es el comercio -off entre la búsqueda de la calidad por parte del diseñador y la adaptación a las necesidades del mercado.
Figura 6 y XNUMX
El problema de la Figura 6 anterior es que el borde de caída es tan lento que se cruza con la máscara, lo que indica que la capacitancia de la carga es demasiado grande, lo que ralentiza el tiempo de caída.
Figura 7 y XNUMX
El problema en la Figura 7 es que hay un gran fenómeno de timbre, lo que indica problemas de impedancia incontinua o no coincidente.
Figure8
Estas son líneas dobles a la izquierda y a la derecha, lo que puede ser un problema, como una señal de reloj inestable.
Figura 9 y XNUMX
Es una línea doble completa en la Figura 9, que es causada por una corriente de modulación o un control de potencia inestables.
Parámetros avanzados
- Relación de extinción
La fórmula para la relación de extinción es la siguiente:
Fórmula 1
La relación de extinción es la relación entre el valor promedio de 1 nivel y el de 0 nivel. La relación de extinción es un parámetro muy importante en la medición de transmisores de comunicación óptica. Cuanto más grande sea, más claras las señales "0" y "1" se pueden obtener en el extremo receptor de la señal y se puede obtener una mejor tasa de discriminación lógica.
- Porcentaje de cruce de ojos
El porcentaje de cruce de ojos representa la relación posicional entre el punto de intersección y el nivel uno y el nivel cero. Como se muestra en la siguiente figura:
Figura 10: Porcentaje de cruce de ojos
Esta intersección está cerca de un nivel, lo que representa la capacidad de la señal para transmitir un nivel o un nivel cero. Cuanto más transmite un nivel, más se acerca la intersección a un nivel. Y cuanto más transmite el nivel cero, más se acerca la intersección al nivel cero. El principio se muestra en la siguiente figura:
Figura 11: La relación entre los diferentes porcentajes de cruce de ojos y la señal de pulso
La figura 11 muestra que si el cruce está en la parte superior, un nivel es más ancho y si el cruce está en la parte inferior, el nivel cero es más ancho. Para señales generales, los niveles de señal 1 y 0 distribuidos uniformemente son los más comunes. Por lo general, se requiere que la relación cruzada del diagrama de ojo sea del 50 %, es decir, se utiliza la misma longitud de pulsos de señal 1 y 0 como estándar para verificar los parámetros relevantes. Por lo tanto, la pérdida de amplitud relativa provocada por la desviación de los diferentes niveles de señal 1 y 0 se puede medir de manera efectiva de acuerdo con la distribución de la relación porcentual de cruce de ojos. Si el porcentaje de cruce de ojos es demasiado grande, es decir, se transmiten demasiadas señales de 1 bit, el error de señal, el enmascaramiento y los valores límite se verificarán frente a esta relación de porcentaje cruzado. Si el porcentaje de cruce de ojos es demasiado pequeño, es decir, se transmiten demasiadas señales de nivel 0, será difícil para las señales del extremo receptor extraer la frecuencia de él, lo que resultará en la incapacidad de sincronizar y luego producir pérdida de sincronización. .
- Factor Q
La fórmula para el factor Q es la siguiente:
Fórmula 2
El numerador es la diferencia entre el valor medio del nivel 1 y el nivel 0, que es la amplitud del ojo. El denominador es la suma de los valores significativos de ruido en el nivel 1 y el nivel 0; Este factor Q representa la calidad de la señal. Cuanto mayor sea el factor Q, mejor será la relación señal-ruido, mejor será la señal.
El factor Q generalmente se ve afectado por el ruido, la potencia óptica y si la señal eléctrica tiene una impedancia igualada desde el principio hasta el final.