评估数字通信链路质量的方法--眼图测试

　　的有效之一是眼图，眼图给出了每一位(第N位，介于N-1位随机数和N+1位随机数之间)的窗口。系统工程师一般采用传统的仪器来测量和分析信道的误码率。但大部分专业工程师并不这样做。对他们来说，图1电路提供了一个替代——激励来自一个信号源。

　　电阻R1和R2构成了VCC/2偏置，并由C1旁路到地。一个1M?电阻(R3)被用作宽带、小信号噪声源。运放U1A 和 U1B提供5倍的交流电压增益，但在低频时，由于C2和C4的作用，增益降为1。U1B输出经过放大的噪声进一步驱动比较器U2，U2输出的信号适合作为U3A和U3BD类触发器的输入。

　　图1 用于眼图的高随机数发生器

　　比较器输出经过一个低通滤波器反馈到它的反相输入端，形成一个占空比接近50%的输出信号。这样，在U3A的输出端可以得到与电路输入时钟同步的随机数据流。遗憾的是，比较器的输出信号常常会影响U3A的建立和保持时间，引起较大抖动。将数据流信号再经过一个与时钟同步的D触发器(U3B)即可解决这个问题。这个电路的工作速率可达62.5Mbps的(见图2所示眼图)。当工作于20Mbps时，抖动小于200PS(峰-峰值)，适用于RS-422、RS-484、CAN、USB、RS-232、PROFIBUS等协议。

　　图2 图1输出的20Mbps眼图，最高可达62.5Mbps

　　需根据具体应用选择运算放大器、比较器和D触发器，运算放大器U1A、U1B的带宽应达到用户期望的最高输出信号频率(在本例中，MAX1428增益带宽积达到25MHz)。该运放的稳定增益大于或等于10倍，但对现在的应用来说，稳定性已不是主要关注的问题。为得到合理量级的随机数，比较器的传输延时应能达到所期望的最小比特率周期的水平(太大的传输时延可能会造成N-1、N、N+1之间的某一位丢失)。MAX961是一个好的选择，其传输时延只有4.5ns。触发器需提供快速的上升时间和干净的边沿，以及尽量小或没有过冲。可选择74HVC74，以保持与运放和比较器相同的工作电压范围：2.7V-5.5V。74HVC74的工作电压范围可达2V-5.5V，最小开关频率可达80MHz(3V供电)。

　　该电路可采用2.7V-5.5V电源供电，为了得到最佳效果，时钟摆幅最好能够达到电源至地的满摆幅范围，且用50?负载进行终端匹配。将输出随机数据流用一截短电缆连接到被测设备(DUT)，不要端接数据流信号，因为触发器无法驱动50?负载。由于触发器对时钟信号进行2倍分频，因此须采用所期望的输出比特率为时钟频率(例如，为得到10Mbps的速率，时钟频率应设置为10MHz)。将被测设备的输出连接到示波器，示波器带宽应足以满足要求，余辉应设为无限大，并利用时钟源同步。