抖动与眼图的视觉分析
高速数字信号的眼图和抖动测量

Total Jitter (TJ)
Data-Uncorrelated
Deterministic Jitter (DJ) Periodic Jitter (PJ) Sub Rate Jitter (SRJ)
Random Jitter (RJ)
Data Dependent Jitter (DDJ) Inter-symbol Interference (ISI)
高速数字信号的 眼图和抖动测量技术
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V 1.0
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数字信号的眼图
• 数字信号的眼图包含丰富的信息,体现数字信号的整体特征,能够很好的 评估数字信号的品质,因而数字信号眼图分析是数字系统信号完整性分析 的关键之一。 • 眼图实际上是一系列数字信号的不同码型按一定的规律在示波器屏幕上累 积显示的结果。
• PLL(锁相环路)
• 模拟链路接收端通过硬件PLL恢复时钟后看到的抖动成分
• 外时钟恢复
• 被测信号没有使用嵌入式时钟而是具有显性时钟信号
• 特殊方式
• 实例:PCI Express时钟恢复方式
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PLL带宽对抖动测量的影响
抖动传递函数JTF:恢复时钟中的抖动与输入信号中抖动之比
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Bathtub曲线
• Bathtub曲线的中部大部分地 受到Rj的影响 • 靠向眼睛交叉点较大地受到Dj 影响 • 在既定的BER水平下,Dj的PkPk值与Rj的标准偏差值影响眼 睛的张开度
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为什么需要时钟恢复
数字信号的很多测试测量都需要时钟信息
眼震视图结果分析及临床意义

眼震视图结果分析及临床意义
眼震视图结果分析及临床意义
1.简介
眼震视图是一种通过记录眼球运动来评估眼动的检查方法。
该检查可以帮助医生了解眼球运动是否正常,并对患者进行诊断和治疗方案的制定提供有价值的信息。
2.检查过程
- 眼震仪的使用:将眼震仪放置在患者眼前,然后患者需要注视着一个特定的点,同时记录仪器所测得的眼球运动情况。
- 测量参数:眼震仪通常会记录眼球的水平和垂直方向上的运动,以及眼球在恢复到初始位置时的震颤情况。
- 数据获取:通过眼震仪记录的数据可以眼震视图,该视图展示了眼球运动的详细信息。
3.分析眼震视图结果
- 眼球固定性震颤:该类型的眼球震颤通常在注视固定点时可见。
这种震颤可能是由眼肌不协调或神经系统疾病引起的。
- 眼球混乱性震颤:这种眼球震颤通常在眼球移动时出现,如在注视新的目标时。
这种震颤可能是由脑干或小脑病变引起的。
- 眼球追随性震颤:这种震颤发生在注视目标移动时,通常是正常的,但在某些情况下可能是病理性的。
4.临床意义
- 眼震视图可以帮助医生判断眼球运动是否正常,从而对患者可能存在的眼动失调进行早期诊断。
例如,眼球固定性震颤可能提示神经系统疾病,如帕金森病。
- 通过分析眼震视图可以评估眼球运动功能改善的效果,并调整治疗方案,如物理治疗或药物治疗。
- 对于一些眼动失调引起的眼球运动异常,眼震视图的结果可以指导手术治疗的选择和实施。
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法律名词及注释:
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一文看懂数字定时:时钟信号、抖动、迟滞和眼图

一文看懂数字定时:时钟信号、抖动、迟滞和眼图通过本文可以了解时钟信号的数字定时以及诸如抖动、漂移、上升时间、下降时间、稳定时间、迟滞和眼图等常用术语。
本教程是仪器基础教程系列的一部分。
1. 时钟信号发送数字信号其实发送的就是一串由0或1组成的数字序列。
然而,与不同设备进行通信时,定时信息要与发送的位相关联。
数字波形作为时钟信号的参考。
您可以将时钟信号看成是一个指挥者,它为数字电路系统的各个部分提供定时信号,使每个过程都可在精确的时间点触发。
时钟信号是具有固定周期的方波。
周期是指一个时钟边沿到下一个同类时钟边沿之间的时间间隔,最常用的方式是一个上升沿到下一个上升沿之间的时间间隔。
时钟的频率等于时钟周期的倒数。
图1. 数字波形作为时钟信号的参考,时钟信号具有固定周期,在数据传输过程中用固定的时间间隔来同步数字信号发射器和接收器。
时钟信号的占空比是波形处于所占的时间比。
图2展示了两个具有不同占空比的波形的区别您可以发现占空比为30%的波形处于的时间少于占空比为50%的波形。
图2.信号的占空比是指波形处于的时间百分比。
时钟信号用于在数据传输过程中同步数字信号发射器和接收器。
比如,发射器可以在时钟信号的每个上升沿发送一个数据位,接收器可使用相同的时钟读取数据。
在这种情况下,设备的确定边沿是上升沿(从低电平到高电平)。
对于其他设备则可能是下降沿(从高电平到低电平)。
时钟的确定边沿又称为有效时钟边沿。
数字信号发射器在每个有效时钟边沿触发新的数据发送,而接收器则在每个有效时钟边沿上进行采样。
后来的设备开始同时使用时钟的上升验和下降沿;这种设备被称为双倍数据速率传输(DDR)设备。
事实上,数据传输对于有效边沿有短暂的短延;这种延时称为时钟到输出时间。
当接收器依据采集时钟接收数据时,我们需要注意两个定时参数,以确保接收数据的可靠性。
建立时间(ts)是指数据连续处于有效逻辑电平且接收器准备好接收输入信号所需的时间。
保持时间(tH)是指接收器采样后,数据发生变化前需要保持在原有状态的时间。
Agilent——眼图、抖动、相噪

Agilent——眼图、抖动、相噪2009-02-25 22:31随着数据速率超过Gb/s水平,工程师必须能够识别和解决抖动问题。
抖动是在高速数据传输线中导致误码的定时噪声。
如果系统的数据速率提高,在几秒内测得的抖动幅度会大体不变,但在位周期的几分之一时间内测量时,它会随着数据速率成比例提高,进而导致误码。
新兴技术要求误码率(BER),亦即误码数量与传输的总码数之比,低于一万亿分之一(10-12)。
随着数据通信、总线和底板的数据速率提高,市场上已经出现许多不同的抖动检定技术,这些技术采用各种不同的实验室设备,包括实时数字示波器、取样时间间隔分析仪(TIA)、等时取样示波器、模拟相位检波器和误码率测试仪(BERT)。
为解决高数据速率上难以解决的抖动问题,工程师必需理解同步和异步网络中使用的各种抖动分析技术本文重点介绍3 Gb/s以上新兴技术的数据速率。
低于3 Gb/s的实时示波器可以捕获连续的数据流,可以同时在时域和频域中分析数据流;在更高的数据速率上,抖动分析要更具挑战性。
本文将从数字工程师的角度,介绍应对SONET/SDH挑战的各种经验。
抖动分析基本上包括比较抖动时钟信号和参考时钟信号。
参考时钟是一种单独的黄金标准时钟,或从数据中重建的时钟。
在高数据速率时,分析每个时钟的唯一技术是位检测和误码率测试;其它技术则采用某种取样技术。
如图1所示,眼图是逻辑脉冲的重叠。
它为测量信号质量提供了一种有用的工具,即使在极高的数据速率时,也可以在等时取样示波器上简便生成。
边沿由‘1’到‘0’转换和‘0’到‘1’转换组成,样点位于眼图的中心。
如果电压(或功率)高于样点,则码被标为逻辑‘1’;如果低于样点,则标为‘0’。
系统时钟决定着各个位的样点水平位置。
图1: 具有各项定义的眼图E1是逻辑‘1’的平均电压或功率电平,E0是逻辑‘0’的平均电压或功率电平。
参考点t = 0在左边的交点进行选择,右边的交点及其后是位周期TB。
眼球运动轨迹的视觉感知分析与应用

眼球运动轨迹的视觉感知分析与应用眼球运动,是指人眼在观察物体过程中,眼球的移动轨迹。
眼球运动是人类视觉系统的核心,它不仅能够帮助我们更好地理解和认知环境,还可以帮助我们预测运动方向、追踪目标等。
在现代科技的驱动下,眼球运动的研究已经得到了广泛的关注,成为了许多领域的研究热点,包括医学、认知心理学、计算机科学等。
本文将对眼球运动轨迹的视觉感知分析和应用进行探讨。
一、眼球运动轨迹的基本特征眼球运动轨迹是由眼睛的肌肉运动控制的,它可以分为两类:非房室运动和房室运动。
前者指的是眼球的平动,后者指的是眼球的旋转。
从运动方式来看,眼球运动轨迹可以分为显微(microsaccade)、微视差(microfixation)、视差调节(vergence)、追踪(smooth pursuit)、扫描(saccade)和注视(fixation)等几个主要阶段。
其中,扫描是眼球运动的主要模式,每个扫描周期包括一次注视和一次扫描。
而注视则是眼球停留在某个目标上的时刻,注视周期一般在100-300毫秒之间。
在注视过程中,眼睛试图通过调整眼球在横向和纵向的位置以及焦距的调整来保持视野中心在目标上。
当我们需要观察不同位置或不同目标时,我们的眼球就会通过扫描和注视的方式来进行。
另外,眼球的扫描速度也是眼球运动轨迹的重要特征之一。
一般来说,眼球在扫描过程中的速度可以达到200度/秒,而注视过程中的速度则非常缓慢,平均只有20度/秒。
这意味着眼球运动的速度和眼睛所观察物体的细节有着密切的关系。
二、视觉感知分析眼球运动轨迹的研究在视觉感知方面有着广泛的应用。
一方面,它可以用来研究人类视觉系统的运作机理,进一步探究人类视觉的感知机制。
另一方面,眼球运动轨迹分析还可以应用于各种视觉技术中,如遥感图像分析、医学图像分析等。
在视觉感知的研究中,眼球运动的扫描和注视行为被认为是最具信息价值的。
例如,在阅读过程中,通过眼球运动轨迹的分析,可以对文本的结构和内容进行分析。
人类视觉感知过程中眼球运动轨迹分析

人类视觉感知过程中眼球运动轨迹分析人类的视觉感知是一种复杂而精细的过程,其中眼球运动轨迹起着至关重要的作用。
通过研究眼球运动轨迹可以深入了解人类在视觉感知过程中的注意力分布、信息获取方式以及认知策略。
本文将对人类视觉感知过程中的眼球运动轨迹进行探讨,并介绍一些常见的分析方法。
人的眼睛是一种复杂的感知器官,具有高度的敏感度和精准的运动能力。
当我们注视一个场景或物体时,眼球会不断地进行快速而精细的运动,使我们能够获取到全息感知信息。
这种眼球运动包括注视(fixation)和扫视(saccade)两种不同的运动模式。
注视是指眼球在观察一个目标时保持相对静止的状态。
在注视期间,我们的视觉系统会将目标的细节信息传递给大脑进行处理。
然而,由于视觉系统的局限性,我们不能够通过静态的视觉输入获取到所有信息,因此扫视运动形成了补充信息获取的重要方式。
扫视是指眼球在不同目标或区域之间快速跳转的运动。
这种运动模式使我们能够快速地获取到目标的整体结构和布局信息。
扫视运动通常发生在注视运动之间,并且在眼球移动过程中持续时间较短,速度较快。
研究人类视觉感知过程中的眼球运动轨迹可以通过不同的技术手段来实现。
其中最常用的方法是眼动追踪技术。
这种技术基于眼动仪,通过记录眼球运动的精确位置和速度来获得运动轨迹。
利用眼动追踪技术,研究人员可以获取到每个参与者在观察特定场景或执行特定任务时的注视点和扫视路径。
眼动追踪数据的分析对揭示人类视觉感知过程起着重要作用。
其中一种常见的分析方法是注视聚集度(fixation clustering)。
注视聚集度可以通过计算注视点之间的距离和角度来评估视觉系统在处理特定任务时的注意力分布。
较短的距离和较小的角度表明视觉系统更集中地关注特定区域,而较长的距离和较大的角度则表明视觉系统更广泛地扫视周围环境。
除了注视聚集度,还可以使用扫视路径长度(scanpath length)来评估眼球运动轨迹的整体特征。
抖动与眼图的测试与分析

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2007-8-23
Zhao Kai
高速串行总线-损耗 速率越高互连距离越长,损耗越大
Clean, open, logical 1 & 0 at launch from transmitter Logical 1 & 0 can be hard to distinguish at end of long interconnects; (this is often called a “closed eye”)
8 驱动器 Driver 8 对比器 对比器Comparator 8 PCB线路与电缆的衰减与损耗 线路与电缆的衰减与损耗
对经常切换的“1,0,1,0,…” 的高频信号,衰减比连续的 的高频信号,衰减比连续的“1,1,1,1,0,0,0,0,…”的低频信号 对经常切换的 的低频信号 要来得厉害。所以长的连续不变码到达更高的电平, 要来得厉害。所以长的连续不变码到达更高的电平,在跳变时需要更多的时间才能到 达门限电平,导致信号抖动。因为这个抖动的幅度与码型相关, 达门限电平,导致信号抖动。因为这个抖动的幅度与码型相关,所以又称码型相关抖 动。 8 因为阻抗不匹配导致信号发射。被发射的信号叠加在原由的信号导致幅度增加而最终 因为阻抗不匹配导致信号发射。 使转换电平所耗费的时间更多,从而产生抖动。 使转换电平所耗费的时间更多,从而产生抖动。 不一样的电平 DDJ
7 2007-8-23 Zhao Kai
高速串行总线-串扰
Serial data can be a single differential signal…
Tx
+ + - -
path
+ + -
Rcv
…but generally there are multiple “lanes” of serial data running side by side; these can CROSSTALK with each other.
眼动数据的可视化分析与应用

第一章绪论1.1研究背景人眼运动可以表证人的认知活动,而眼动追踪技术作为一种研究个体认知水平及心理状态的新型研究手段,被广泛地应用各个领域的基础研究和应用研究,为不同领域的研究者开展眼动追踪研究提供有价值的参考。
1.1.1眼动数据可视化的定义眼动数据可视化泛指一种专门通过使用各种眼神运动图像记录仪来进行实时图像、视频与各种眼动参数的记录,并运用各种方式将其转化为人们易于理解的图像或者其他形式。
视觉的立体感知过程开始于通过物体或周围情境所受的反射而发出来的黄色光线,然后阳光透过我们的眼角膜、瞳孔及其他晶状体而直接进入我们的整个眼睛。
视网膜上分布着两种不同的感光细胞:视杆细胞和视锥细胞。
按上述两种细胞的不同分布又将人类的视野范围分为三个主要区城:中央窝、旁中央窝和外围区城。
人眼主要通过旁中央窝来获取视觉信息,而该区域仅占整个视野范围的1%。
虽然只有很少部分,但此一个区域所记录的信息却包含了由视觉神经直接传递给人类大脑的有效视觉信息的50%。
虽然人眼的外围视野精度很差,但它更容易获得目标的运动和对比等信息,因此当我们把眼睛聚集到某个物体或者图片某个焦点时,生理上是将眼球的中央窝区城重合于我们眼球的晶状体当前的聚焦区域,这说明由于眼球的视觉特征,我们会将最多的视觉处理资源放在视野范围能获取最佳图像的特定区城,通过让中央窝区域获得图像,大脑才能够得到感兴趣区域的尽可能高的分辨率的图像和最多的视觉数据。
人类眼球的时间和空间采样能力限制了我们从周围环境中提取视觉信息的方式,当我们将视线从视野范围的中央区域移出时,视觉精度会迅速下降,所以需要使用一系列眼动行为使我们能够将视线放在目标物或场景的感兴趣的位置。
当我们头部保持静止观察静态物体时,我们主要的眼动行为是眼跳(Saccade)和注视(Fixation)。
但当我们在移动或物体在移动时,为了确保中央窝视野能够保持在感兴趣的位置就会触发其他的眼动行为,如集散运动(Distribution movement)能够帮我们将视线放在不同位置目标上,平稳跟踪(Smooth Pursuit)可帮助我们将视线放在运动的目标上,前庭眼反射(Vestibular ocular rellex)行为则能够在我们的头部或身体运动时将中央窝视野保持在兴趣点,所以眼动行为在我们处理视觉信息时起着关键的作用。
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抖动和眼图的视觉化分析抖动为实际数据与其理想位置的时间偏差TIE 为信号相对于标准时钟或者标准信号的定时误差TIE 在高速数字系统中即为抖动…0.0ns0.990ns 2.000ns 2.980ns 4.000nsP2P3P4P1TIE0.000ns-0.010ns0.000ns-0.020ns眼图是怎么形成的?Random Jitter(随机抖动)•随机抖动符合高斯型分布•直方图(估计) ↔ pdf(数学模型)•抖动峰峰值=无穷大…无界!1-sigma or RMS 7-sigma•内部热能现象•Flicker Noise, Shot Noise •热能的原子与分子振动•分子的解体•外部的宇宙射线Deterministic Jitter(确定性抖动)•确定性抖动是非高斯分布并且有界Peak-to-PeakPeriodic Jitter(周期性抖动)•TIE 随时间的变化是重复的、周期性的•Periodic jitter 和相位调制(PM)是等效的Peak-to-Peak•系统时钟(抖动频率在MHz 量级)•开关电源(抖动频率在KHz 量级)Duty Cycle distortion(占空比失真)•上升时间和下降时间不对称•或者测试时参考电平选择不当0.0v-0.1vInter-Symbol Interference(码间干扰抖动)•DDJ 或PDJ –数据相关性抖动或码型相关性抖动,和ISI的术语是等价的.•码型是如何影响随后的比特位的?◦由于传输链路的效应、反射等换个角度看抖动,时域看看我们有了什么视角?抖动视觉化–时间趋势图▪直方图告诉了我们分布,但是只有统计特性,缺少了时间信息▪时间趋势图可以直观告诉我们波形里是否有特定频率的调制▪下图为5个周期SSC @ 30khz抖动视觉化Gaussian Random Noise Sinusoidal Jitter抖动视觉化–频谱图▪从频域上观测抖动▪抖动中决定性的频率成分会在谱线上明显超出噪底哪个眼图好?哪个直方图好?视觉化眼图和抖动的问题?浴盆曲线误码率是关键vs. UI 张开程度•For a given position in the time there’s a given probability of error –“BER ”, Bit Error Ratio•For a given position in the time there’s a given probability of signal crossing –PDF , probability density function1 UIP r o b a b i l i t y o f ‘h i t ’P r o b a b i l i t y o f E r r o r –B E R基于示波器分析的浴盆曲线Rj δδ/Dj δδ与Tj @ BERAssume bi-modal distribution (dual-Dirac), measure Tj at two BER Fit curve to points, slope is Rj, Intercept is DjMeasuredTj @ 10-7MeasuredTj @ 10-4½Dj δδ½xRj δδEstimatedTj @ 10-12x≈7.4σx≈10.4σx≈14.1σ双狄拉克模型Conditions: only where Gaussian.抖动类型分析•抖动分离为误码产生的根本原因提供了更精确的定位和分析方法•抖动分析方法,参照T11 MJSQ ,已经被工业界广泛接受Constituent Components of Jitter= Unbounded= Bounded Total Jitter(TJ)Duty-Cycle Jitter (DCD)Data Dependent Jitter (DDJ)Periodic Jitter(PJ)Deterministic Jitter (DJ)Random Jitter(RJ)Jitter Visualization –Bathtub Plot▪Shows the Eye Opening at a Specified BER Level▪Note the eye closure of System I vs. System II due to the RJ-RJ is unbounded so the closure increases as BER level increases▪System I has .053UI of RJ with no PJ▪System II has .018UI of RJ and .14UI of PJ @ 5 and 10MhzSystem I System ISystem II System IITektronix -Innovators of Jitter Analysis •1998First Real-Time Scope Based Jitter Analysis Software•2002 Invented SW Based PLL Clock Recovery and the Spectral Approach for Jitter Separation•2004–Invented RT Eye rendering on a Real Time Scope•2004-First vendor to support both modeled (Dual-Dirac) and measured (Spectral) jitter methods •2005-Invented measurements with Jitter and Noise reconciliation•2011-First scope vendor with BUJ support•2015–RT Noise Analysis and Sampling BER and PDF Mask Testing抖动和眼图的视觉化眼图怎么切割的?时钟决定!TIE 抖动需要参考时钟•参考时钟提取的过程就是时钟恢复•参考时钟有几种确定的方式:◦Constant Clock with Minimum Mean Squared ErrorThis is the mathematically “ideal” clockBut, only applicable when post-processing a finite-length waveformBest for showing very-low-frequency effectsAlso shows very-low-frequency effects of scope’s timebase◦Phase Locked Loop (e.g. Golden PLL)Tracks low-frequency jitter (e.g. clock drift)Models “real world” clock recovery circuits very well◦Explicit ClockThe clock is not recovered, but is directly probed◦Explicit Clock (Subrate)The clock is directly probed, but must be multiplied up by some integral factorImportance of Clock Recovery•From spec, “The jitter measurement device shall comply with the JTF”.•How do I verify JTF?◦JTF is difference between input clock (ref) and input clock(unfiltered)◦Use 1100b or 0011b pattern (proper 50% transition density)◦Check 1) LF attenuation, 2) -3 dB corner frequency, and 3) slope23JTF vs PLL Loop Bandwidth•Configuring the correct PLL settings is key to correctmeasurements•Most standards have a reference/defined CR setup◦For example, USB 3.0 uses a Type II with JTF of 4.9Mhz•Type I PLL◦Type I PLL has 20dB of roll off per decade◦JTF and PLL Loop Bandwidth are Equal•Type 2 PLL◦Type II PLL has 40dB of roll off per decade◦JTF and PLL Loop Bandwidth are not Equal▪For example, USB 3.0 uses a Type 2 PLL with a JTF of 4.9Mhz.The corresponding loop bandwidth is 10.126 Mhz▪Setting the Loop Bandwidth as opposed to JTF will lead to24PLL Loop Bandwidth vs. Jitter Transfer Function(JTF)JTF Filtering Effects based on different PLL bandwidthsf3dB= 30 kHz f3dB= 300 kHz f3dB= 3 MHzJitter for Busy People Hints, Tips and Common ErrorsUsing the Jitter Analysis Tools•Issues manifested in different layers of theprotocol stack◦Crosstalk, jitter, reflections, skew◦Disparity, encoding or CRC errors•Where do I start debugging?•Jitter and Eye Diagram Tools◦Oscilloscope-based for quick results▪Fast jitter measurements with▫‘One Button’ Jitter Wizard▪Compare timing, jitter, eye, amplitude measurements▪User-definable clock recovery, filters, pass/fail limits, andreference levelsMore Hints for Successful Jitter Analysis•Clock Recovery has a great deal of influence on jitter results. Think about what you’re trying to accomplish.◦Constant-Clock is the most “unbiased”Often best if you’re trying to see very-low-frequency effectsBut it can also show wander in the scope’s timebase◦PLL recovery can model what a real data receiver will seeIt can track and remove low-frequency effects, allowing you to “see through” to the jitter that really contributes to eye closur e ◦Explicit-Clock is appropriate if your design uses a forwarded clockMake sure your probes are deskewedHints for looking at Spread-Spectrum Clock•If you don’t want to see the SSC effects, use TIE and PLL clock recovery with a bandwidth of at least 1 MHz. A Type-II (2nd-order) PLL will track out the SSC more effectively than a Type-I PLL.•If you do want to observe the SSC profile:◦Use a Period measurement and turn on a 3rd-order low-pass filter(in DPOJET) with abandwidth of 200 kHzBecause Period trends accentuate high frequency noise, the low-frequency SSC trend will be obscured if you don’t use a filter You can’t use a Frequency measurement directly. The combination of filtering and the reciprocal operation (Freq = 1/Per) cau se distortion in the resulting waveshape. (This is a mathematical fact, not a DPOJET defect.)◦If you use a TIE measurement, you’ll see modulation that looks like a sine wave. This is normal. It’s because TIE measures phase modulation, which is the integral of frequency. It turns out that the integral of a triangle wave looks very much like a sine wave.误码率与噪声分析Anatomy of a Serial Data LinkComplete LinkReceiverChannel+-+-+-+-+-+-+-+-E q u a l i z e rP r e -E m p h a s i sTransmitterAspirational goal: 0 errorsPractical Goal: Bit Error Rate < Target BER•Since BER is the ultimate goal, why not measure it directly?Serial Data Link Integrity = Bit Error Rate•Bit Error Ratio Testers (BERTs) are the tools for measuring BER directly •Why not use ONLY BERTs for Serial Data Link Analysis?◦Difficult to model/emulate equalizer◦Measurements could take a very long time◦Instruments are very expensive and not all that flexible◦Does not analyze the root causes of the impairments of the links•Alternative approach: use a scope and advanced analysis tools ◦Easily move from Compliance to Debug◦Better equipped to identify root causes of eye closure◦Equalizer can easily be modeled◦More cost effective◦Faster throughputWhy Measure Jitter and Noise?▪Link Model: Transmitter + Channel + Receiver▪Transmitter generates a stream of symbols▪Receiver uses a slicer to make a decision on the transmitted symbol▪The Bit Decision is made at a certain time (t) of the symbol interval and a comparison of the sliced data to a threshold (v) is performed ▪Jitter impairs the time slicing position▪Noise impairs the decision threshold?Jitter combined with Noise Analysis is a better predictor of BER performance!A Quick Look at Jitter and Noise Duality•Jitter analysis evaluates a waveform in the horizontal dimension based on when the waveform crosses a horizontal reference line.•Jitter decomposition is based on spectral analysis of Time Interval Error vs. time◦Individual jitter componentscan be separated (i.e.PJ, RJ, DDJ, etc.)◦TJ can then be estimated at atarget BER level ▪Noise evaluates along a vertical dimension on the basis ofcrossings of a vertical referenceline at some percentage of the unit interval (usually 50%).▪Noise decomposition is based on spectral analysis of voltage error vs. time–Individual noise components canbe separated (i.e. PN,RN, DDN, etc.)–TN can then be estimated at atarget BER level抖动和噪声的解析•Jitter and Noise Decomposition provide deep insight into BERFull Jitter Analysis vs. Mask Testing•Jitter separation analysis is able to extrapolate total jitter or eye closure at various Bit Error Rates at a specific voltage threshold but it doesn’t reveal the statistical eye closure at any other voltage.•Conventional mask testing considers both time and voltage , but cannot extrapolate eye closure at low BER.Can we combine the best of both?41Statistical Jitter + Noise Analysis•By jointly analyzing Jitter and Noise, behavior at all points in the eye can be extrapolated at low BER•The methodology is analogous to current jitter analysis, but is performed across both dimensions of the eye◦Jitter and noise are separated into components (Random, Periodic, Data-Dependent,…)◦The components are reassembled into a model that allows accurate extrapolation.42Timing-Induced Jitter•Since jitter is defined as a shift in an edge’s time relative to its expected position, it is easy to think of jitter as being caused by horizontal (chronological) displacement.•Note that the displaced edge (green) has not moved vertically in this example.43Noise-Induced Jitter•Consider a burst of voltage noise (right) that displaces a waveform vertically.◦In this case, the displaced edge (green) has not moved horizontally.•The jitter as measured at the chosen reference voltage is identical in these cases!◦So, why should we care?44Noise-to-Jitter (AM-to-PM) Conversion•Since waveform transitions are never instantaneous, the slope (slew rate) of the edge acts as a gain constant that controls how effectively noise is converted to “observed jitter”.•We can think of RJ as being composed of two components.◦Horizontally induced: RJ(h)◦Vertically induced: RJ(v)•Since these two components are uncorrelated with each other, they add in the RSS sense:RJ=RJ(h)2+RJ(v)2•Similarly, PJ can be decomposed into PJ(h) and PJ(v) based on root cause•We measure noise at a reference point in the bit interval (usually 50%)•If slew rate isn’t zero, jitter (horizontal displacement) causes observed noise•So as with RJ, RN can be decomposed into components:◦Horizontally induced: RN(h)◦Vertically induced: RN(v)•Similarly, PN can be decomposed into PN(h) and PN(v) based on root causeNoise to Jitter and Jitter to Noise ConversionConsider: an “ideal” edge in a patternactually has two impairments:◦Jitter(h) (see the blue trace)INTROD UCTION –and Noise(note that both of Jitter and Noise result in jitter on edge)The Combined response (bottomright) includes the jittercaused by noiseNon-impaired bit edgeWe can separate the noisecontribution of jitter for diagnosticpurposes by breaking RJ intoRJ(v) and RJ(h)DPOJET and 80SJNB are the only tool that will show you this separation, and thus give youan important troubleshooting hint: e.g. is it crosstalk causing trouble, or the clocks?48Theory: Construction of the BER Eye •Consider a very simple pattern: 7 bit repeating•Overlay multiple segments of the 7-bit pattern. Each one has noise and jitter, so although the bit pattern is clear, they follow many slightly different paths:•Average many pattern repeats together. Everything that is uncorrelated with the pattern averages out. What remains is called the ‘correlated waveform’.◦This waveform fully characterizes DDJ, DCD, DDN, ISI –all data dependent effects•The correlated waveform can be snipped into individual bits and overlaid to form an eye diagram, using the recovered clock as the alignment reference. This forms the ‘correlated eye’:•Spectral jitter separation is used to find PDFs of the random and periodic jitter.•The RJ and PJ PDFs are convolved to find the uncorrelated jitter PDF (red)• A similar analysis of the noise yields the uncorrelated noise PDF (blue)◦Care must be taken to properly account for AM-to-PM and PM-to-AM conversion in these steps; otherwise some noise or jitter would be ‘double-counted’.•Two-dimensional convolution is used to create a joint PDF of uncorrelated jitter + noise. (We can call this the ‘jitter/noise set’)•The jitter/noise set is convolved (two-dimensionally) with the correlated eye for the ‘1’ bits to get the overall(correlated + uncorrelated) PDF for ‘1’ bits•The ‘1’ bit PDF is integrated vertically (from bottom to top) to get the ‘1’ bit CDF (Cumulative Distribution Function)◦In this color-graded view, each color represents a particular BER level•A similar treatment for ‘0’ bits yields the ‘0’ bit CDF54Theory: Construction of the BER Eye –Conclusion•The ‘1’ bit and ‘0’ bit CDFs are added to get the overall “BER Eye”◦ A particular BER contour can be found in the 3D version of this plot by slicing it horizontally, or by extracting a specific color on either version◦Since this ‘eye’ looks rather unconventional, DPOJET extracts the3D ViewColor-Graded View。