Глазковая диаграмма — полезный инструмент для анализа сигналов при цифровой передаче. Быстрое сканирование глазковой диаграммы позволяет понять природу дефектов канала. Глазковая диаграмма — это графическое отображение сигнала последовательных данных в зависимости от времени, показывающее закономерность, аналогичную глазу. При внимательном рассмотрении этого визуального дисплея можно получить информацию о соотношении сигнал-шум, дрожании тактового сигнала, отражениях и искажениях.

Глазковая диаграмма охватывает несколько циклов формы сигнала. Стимулом обычно является псевдослучайный битовый поток (PRBS). Форма сигнала каждого цикла согласована с эталоном синхронизации, обычно с тактовым сигналом. Глазковые диаграммы обеспечивают визуальную индикацию неопределенностей напряжения и синхронизации, связанных с сигналом.

В идеальном мире глазковая диаграмма выглядела бы как прямоугольный прямоугольник. Однако на самом деле связь не идеальна, поэтому передача сигнала не идеально выровнена, что приводит к так называемой глазковой диаграмме.

Псевдослучайный битовый поток — это программа, которая применяет математические алгоритмы для имитации случайности. Он генерирует последовательность двоичных чисел, синхронизированную часами, со свойствами чисел, близкими к случайным. Фронт срабатывания может быть нарастающим или спадающим. Следовательно, когда накладывается много таких переворотов сигнала, положительные и отрицательные импульсы накладываются друг на друга. Сложение многих из этих битов дает глазковую диаграмму. Эта последовательность (до 1024 бит/с) используется для стимулирования модели IBIS в конфигурации линии передачи и создания глазковой диаграммы на приемнике, которая визуализирует качество сигнала.

Чтобы получить количественное представление о характеристиках целостности сигнала, к шаблону глазковой диаграммы можно применить другие измерения, включая высоту глазка, ширину глазка, амплитуду сигнала, сравнительную задержку, скорость нарастания и время установления/удержания. Затем измерения можно сравнить со спецификациями JEDEC.

Как показано выше, с помощью маски соответствия на дисплее глазковой диаграммы можно быстро определить качество высокоскоростных цифровых сигналов. Типичные маски включают ограничения по времени и амплитуде. Синие области зарезервированы

Шаблон маски можно настроить в соответствии со спецификациями JEDEC, где средняя часть маски состоит из характеристик времени установки/удержания и порогового значения стабильного напряжения. Маску также можно настроить для проверки определенных характеристик. Применяя тестирование по маске к глазковой диаграмме, вы можете быстро определить, соответствует ли сигнал общим требованиям к целостности сигнала. К сожалению, размер маски часто сложно определить по спецификациям.

Глазковая диаграмма состоит из выборок данных по напряжению и времени, полученных с частотой дискретизации ниже скорости передачи данных. На рисунке 2 битовые последовательности (слева) накладываются друг на друга, чтобы получить окончательную глазковую диаграмму (справа).

О чем нам может рассказать глазковая диаграмма (рис. 3):

• Временной шум или джиттер переменного тока, выраженный как толщина по горизонтали
• Шум или отражение переменного тока, представленное вертикальной толщиной жгута.
• Единичный интервал или продолжительность символа, эквивалентная расстоянию между центрами креста.
• пиковое напряжение
• Превышение и понижение выше/ниже размаха сигнала
• Звук обратного сигнала выше или ниже размаха сигнала?
• Время нарастания/спада может быть измерено как 10–90 % от нарастающего/спадающего фронта.
• Задержка сравнения между двумя или более сигналами

Джиттер возникает, когда нарастающие или спадающие фронты возникают в другое время, чем идеальное время. Некоторые преимущества возникают раньше, некоторые — позже. В цифровых схемах все сигналы передаются относительно тактового сигнала. Отклонения цифровых сигналов из-за отражений, межсимвольных помех, перекрестных помех, изменений PPV и других факторов эквивалентны джиттеру. Некоторое дрожание носит случайный характер.

Влияние завершения четко видно на полученной глазковой диаграмме. При неправильном терминировании глаза кажутся суженными, по мере совершенствования схемы терминации глаза становятся более расслабленными (открытыми). Сигнальные линии с плохим оконечным соединением также будут подвержены множественным отражениям.

Практический способ анализа сигналов DDR — использование глазковых диаграмм. На основе эталонной тактовой частоты от DQS DQ чтения и записи объединены в глаз. Глазковая диаграмма может определить точное распределение джиттера в интерфейсе памяти. Кроме того, он может отображать отражения от неправильных драйверов и ODT, как показано на рисунке 4. Изменения пиков формы сигнала (отражения) указывают на неправильное ODT.

Анализ глазковой диаграммы отличается от анализа частоты ошибок по битам (BER), но эти два метода часто используются вместе. Процент битовых ошибок рассчитывается как количество битовых ошибок в единицу времени. Ошибки битовой синхронизации являются фактором, а также искажениями, помехами и шумом.

Глазковая диаграмма представляет собой составной сигнал, который представляет собой полосу пропускания канала, затухание, джиттер, отражения, сравнительные задержки и изменения времени нарастания/спада. Измерения в глазковом режиме могут показать общую целостность сигнала на пути передачи данных. Они мгновенно предоставляют визуальные данные, которые цифровые дизайнеры могут использовать для проверки целостности сигнала своих проектов и выявления проблем на ранних этапах процесса проектирования.