O que é um diagrama de olho óptico?
O termo “diagrama de olho” é freqüentemente usado na análise de testes de comunicação óptica. Podemos dizer pelo nome que um diagrama de olho se parece com um olho humano. Então, o que é um diagrama de olho óptico? O diagrama de olho é o resultado de acumular e sobrepor os bits do sinal serial coletado na forma de brilho residual do osciloscópio. A forma da figura sobreposta parece a forma do olho humano. Na tela do osciloscópio, podemos ver um diagrama de olho que se parece com um olho. Como mostrado na figura a seguir:
Figura 1: Diagrama do olho óptico
Diagrama de olho é uma série de sinais digitais acumulados e exibidos no osciloscópio. Ele contém informações ricas. A partir do diagrama de olho, podemos observar a influência do crosstalk e do ruído entre códigos, que incorpora as características gerais dos sinais digitais, e podemos estimar o grau de superioridade e inferioridade do sistema. Portanto, a análise do diagrama de olho é o núcleo da análise da integridade do sinal para sistemas de interconexão de alta velocidade.
Como é formado o diagrama do olho óptico?
Por que o diagrama do olho é formado? É formado pela sobreposição de uma série de sinais digitais. Os sinais digitais variam entre alto nível e baixo nível. Pegue um sinal digital de 3 bits, por exemplo. Ele vem em 8 combinações:
000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111
Se essas inúmeras sequências forem alinhadas a um ponto de referência e, em seguida, as formas de onda forem empilhadas umas sobre as outras, o princípio é mostrado abaixo.
Figura 2: Diagrama esquemático do diagrama do olho
Este é um diagrama de olho ideal com o “olho” largo o suficiente. Se o sinal não for tão bom, há ruído ou o crosstalk entre códigos é muito grande, o que tornará o “olho” do diagrama de olho menor. As linhas ficarão borradas.
Que informações você pode obter sobre o sinal do diagrama do olho?
- O que significa a linha grossa?
Figura 3: Diagrama esquemático da linha grossa
Conforme mostrado acima, quanto mais espessa a linha se torna, mais forte é o ruído do sinal e a diafonia entre códigos. Quanto maior for o “olho” e quanto mais regular for o diagrama do olho, menor será a diafonia entre códigos do sinal. Se houver ruído no sinal, o “olho” ficará menor e o diagrama original claro e regular do olho ficará borrado e aparecerá em faixas.
- O que significa altura dos olhos?
Figura 4: Diagrama esquemático da altura dos olhos
Como você pode ver na imagem acima, quanto maior a altura do olho, melhor o sinal. As duas linhas horizontais vermelhas são VIH e VIL, e as setas à esquerda e à direita marcam os momentos em que o sinal muda de 0 para 1. Quanto mais largas as duas setas, mais próximo o tempo de configuração e o tempo de espera do sinal original. Se as duas setas forem pequenas, os sinais são incompletos, produzindo reflexões, interferências e assim por diante. Isso também reflete a tolerância ao ruído do sinal.
Antes e depois da amostragem, o sinal digital precisa ter um certo tempo de configuração e tempo de espera, e o sinal digital deve ser estável durante esse período de tempo para garantir a amostragem correta. Para a decisão do nível de entrada, o valor de alta tensão deve ser maior que o VIH, e o valor de baixa tensão deve ser menor que o VIL. Pode ser visto nas duas linhas vermelhas acima se o diagrama de olho atende aos requisitos.
- O que significa largura dos olhos?
Figura 5: Diagrama esquemático da largura do olho
Como você pode ver na figura acima, a seta vermelha indica a largura do olho. Quando muitos sinais são empilhados juntos, a largura do olho é um bom reflexo do tempo de estabilidade do sinal.
Como o diagrama de olho é um gráfico para representar completamente as informações de bit do sinal serial, ele se tornou a ferramenta mais importante para medir a qualidade do sinal, e a medição do diagrama de olho às vezes é chamada de “Teste de Qualidade de Sinal (Teste SQ). ” Além disso, se o resultado da medição do diagrama do olho é qualificado ou não qualificado, geralmente é relativo à “máscara”. A máscara especifica a tolerância dos níveis “1” e “0” do sinal serial e a tolerância do tempo de subida e descida.
Portanto, a medição do diagrama do olho às vezes é chamada de “Teste da Máscara”. As máscaras também vêm em uma variedade de formas, e a máscara usual para sinais NRZ é mostrada na parte preta central da Figura 5 acima. A máscara do diagrama de olho é diferente em diferentes nós de transmissão serial de dados, portanto, devemos prestar atenção ao tipo específico de submáscara ao selecionar a máscara.
Se você usar a máscara do remetente como a máscara do diagrama de olho do destinatário, ela poderá continuar tocando a máscara. Mas as máscaras de alguns sinais como sinal Ethernet e sinal E1/T1 são especiais, que não são código NRZ.
Se uma máscara for encontrada no teste real, nós a analisamos razoavelmente e tentamos resolver esse problema. No entanto, alguns produtos não são muito exigentes, permitindo encontros com a máscara em um intervalo pequeno. Este é o comércio -off entre a busca da qualidade por parte do designer e a adaptação às necessidades do mercado.
Figura 6
O problema na Figura 6 acima é que a borda descendente é tão lenta que se cruza com a máscara, indicando que a capacitância de carga é muito grande, o que diminui o tempo de queda.
Figura 7
O problema na Figura 7 é que há um grande fenômeno de toque, indicando problemas de impedância incompatíveis ou incompatíveis.
Figure8
São linhas duplas à esquerda e à direita, o que pode ser um problema, como sinal de relógio instável.
Figura 9
É uma linha dupla completa na Figura 9, causada por corrente de modulação instável ou controle de potência.
Parâmetros avançados
- Razão de extinção
A fórmula para a razão de extinção é a seguinte:
Fórmula 1
A razão de extinção é a razão entre o valor médio do nível 1 e o nível 0. A taxa de extinção é um parâmetro muito importante na medição de transmissores de comunicação óptica. Quanto maior, mais claros os sinais “0” e “1” podem ser obtidos na extremidade receptora do sinal e a melhor taxa de discriminação lógica pode ser obtida.
- Porcentagem de olhos cruzados
A porcentagem de cruzamento dos olhos representa a relação posicional entre o ponto de interseção e o nível um e o nível zero. Como mostrado na figura abaixo:
Figura 10: Porcentagem de olhos cruzados
Essa interseção está próxima de um nível, o que representa a capacidade do sinal de transmitir um nível ou nível zero. Quanto mais um nível transmite, mais próxima a interseção se aproxima de um nível. E quanto mais o nível zero transmite, mais próxima a interseção se aproxima do nível zero. O princípio é mostrado na figura a seguir:
Figura 11: A relação entre diferentes porcentagens de cruzamento dos olhos e sinal de pulso
A Figura 11 mostra que, se o cruzamento estiver no topo, um nível é mais largo e, se o cruzamento estiver na parte inferior, o nível zero é mais largo. Para sinais gerais, os níveis de sinal 1 e 0 uniformemente distribuídos são os mais comuns. Geralmente é necessário que a razão cruzada do diagrama de olho seja de 50%, ou seja, o mesmo comprimento dos pulsos de sinal 1 e 0 são usados como padrão para verificar os parâmetros relevantes. Portanto, a perda de amplitude relativa causada pelo desvio de diferentes níveis de sinal 1 e 0 pode ser efetivamente medida de acordo com a distribuição da relação percentual de cruzamento dos olhos. Se a porcentagem de cruzamento de olhos for muito grande, ou seja, muitos sinais de 1 bit são transmitidos, o erro de sinal, mascaramento e valores limite serão verificados em relação a essa relação de porcentagem cruzada. Se a porcentagem de cruzamento dos olhos for muito pequena, ou seja, muitos sinais de nível 0 forem transmitidos, será difícil para os sinais finais de recepção extrair a frequência dele, resultando na incapacidade de sincronizar e, em seguida, produzir perda de sincronização .
- Q-fator
A fórmula do fator Q é a seguinte:
Fórmula 2
O numerador é a diferença entre o valor médio do nível 1 e nível 0, que é a amplitude do olho. O denominador é a soma dos valores significativos de ruído no nível 1 e no nível 0; Este fator Q representa a qualidade do sinal. Quanto maior o fator Q, melhor a relação sinal-ruído, melhor o sinal.
O fator Q geralmente é afetado por ruído, potência óptica e se o sinal elétrico é compatível com a impedância do início ao fim.