Was ist ein Augendiagramm?

Darüber hinaus kann dieses Diagramm auch zum Anpassen der Eigenschaften des Empfangsfilters verwendet werden, um die Intersymbolinterferenz zu reduzieren und die Übertragungsleistung des Systems zu verbessern.

Schließen Sie ein Oszilloskop an den Ausgang des Empfangsfilters an und stellen Sie dann die Abtastperiode des Oszilloskops so ein, dass die horizontale Abtastperiode des Oszilloskops mit der Periode des empfangenen Symbols synchronisiert ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die auf dem Oszilloskopbildschirm angezeigte Grafik als Augendiagramm bezeichnet.
Das vom Oszilloskop im Allgemeinen gemessene Signal ist die Wellenform einiger Bits oder eines bestimmten Zeitraums, die detailliertere Informationen widerspiegelt, während das Augendiagramm die Gesamteigenschaften aller über die Verbindung übertragenen digitalen Signale widerspiegelt.
Die Methode zur Beobachtung des Augendiagramms besteht darin, ein Oszilloskop an das Ausgangsende des Empfangsfilters anzuschließen und dann die Abtastperiode des Oszilloskops so einzustellen, dass die horizontale Abtastperiode des Oszilloskops mit der Periode des Empfangssymbols synchronisiert ist. Auge, daher wird es „Augendiagramm“ genannt.
Anhand des „Augendiagramms“ kann der Einfluss von Intersymbol-Übersprechen und Rauschen beobachtet werden, um so die Qualität des Systems abzuschätzen. Darüber hinaus kann dieses Diagramm auch zum Anpassen der Eigenschaften des Empfangsfilters verwendet werden, um die Intersymbolinterferenz zu reduzieren und die Übertragungsleistung des Systems zu verbessern.

Wie entsteht ein Augendiagramm?

Bei digitalen Signalen kann es verschiedene Kombinationen von Hoch- und Tiefpegeländerungen geben. Am Beispiel von 3 Bits kann es insgesamt 8 Kombinationen von 000-111 geben. Im Zeitbereich werden genügend der oben genannten Sequenzen an einem bestimmten Referenzpunkt ausgerichtet und dann werden ihre Wellenformen überlagert, um ein Augendiagramm zu bilden.
Wie nachfolgend dargestellt. Für das Testgerät wird zunächst das Taktsignal des Signals aus dem zu testenden Signal wiederhergestellt, dann wird das Augendiagramm entsprechend der Taktreferenz überlagert und schließlich angezeigt.

Welche Informationen sind in einem Augendiagramm enthalten?
Für ein echtes Augendiagramm, wie in der folgenden Abbildung dargestellt, können wir zunächst die durchschnittliche Anstiegszeit, Abfallzeit, Überschreitung, Unterschreitung, den Schwellenwert (Threshold /CrossingPercent) und andere grundlegende Parameter für die Pegelkonvertierung sehen.

Anstiegszeit: Die Anstiegszeit des Impulssignals bezieht sich auf das Intervall zwischen den beiden Zeitpunkten, in denen der Momentanwert des Impulses zum ersten Mal die angegebene Untergrenze und die angegebene Obergrenze erreicht. Sofern nicht anders angegeben, sind die Unter- und Obergrenzen auf 10 % bzw. 90 % der Spitzenamplitude des Impulses festgelegt.
Abfallzeit: Die Abfallzeit des Pulssignals bezieht sich auf das Zeitintervall von 90 % der Spitzenamplitude des Pulses bis zu 10 %.
Überschwingen: Auch Überschwingen genannt. Der erste Spitzenwert oder das erste Tal übersteigt die eingestellte Spannung, was sich hauptsächlich in einem scharfen Impuls bemerkbar macht und zum Ausfall von Schaltungskomponenten führen kann.
Unterschreitung: Bezieht sich auf das nächste Tal oder den nächsten Gipfel. Eine übermäßige Überschwingung kann dazu führen, dass Schutzdioden funktionieren, was zu einem vorzeitigen Ausfall führt. Eine übermäßige Unterschwingung kann zu falschen Takt- oder Datenfehlern führen.
Schwellenwert (Threshold/CrossingPercent): Bezieht sich auf den niedrigsten Empfangspegel, den der Empfänger erreichen kann, wenn die Übertragungseigenschaften des Systems schlechter als eine bestimmte Bitfehlerrate sind.

Wie kann man die Signalqualität von den Bedingungen des Augendiagramms unterscheiden?
Es ist unmöglich, dass das Signal bei jedem Hoch- und Tiefpegel genau den gleichen Spannungswert beibehält, und es kann auch nicht garantiert werden, dass die Anstiegs- und Abfallflanken jedes Hoch- und Tiefpegels gleichzeitig auftreten. Aufgrund der Überlagerung mehrerer Signale wird die Signallinie des Augendiagramms dicker und das Phänomen der Unschärfe (Blur) tritt auf.
Daher spiegelt das Augendiagramm auch das Rauschen und den Jitter des Signals wider: Auf der Spannungsachse der vertikalen Achse wird es als Spannungsrauschen reflektiert; Auf der Zeitachse der horizontalen Achse wird es als Zeitbereichs-Jitter ausgedrückt. Wie nachfolgend dargestellt.

Wenn Rauschen vorhanden ist, überlagert sich das Rauschen mit dem Signal und die Spur des beobachteten Augendiagramms wird unscharf. Bei gleichzeitiger Intersymbolinterferenz öffnen sich die „Augen“ noch kleiner. Im Allgemeinen gilt: Je breiter die Augen des Augendiagramms, desto höher ist die Augenhöhe des Augendiagramms, was bedeutet, dass die Signalqualität umso besser ist.