数字荧光示波器中眼图构建与抖动分析的研究与实现

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1、东南大学硕士学位论文数字荧光示波器中眼图构建与抖动分析的研究与实现姓名：常斌申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：王桥20100305摘要数字荧光示波器中眼图构建与抖动分析的研究与实现硕士研究生常斌导师王桥教授东南大学信息科学与工程学院眼图是一种直观快速地观测串行信号质量的方法。它可以反应系统物理层性能，如系统带宽对传输信号参数的影响。如果能够正确地构建眼图，并且保证用于构建眼图的数据量充足，就可以从眼图中设法读取与传输信号相关的大量信息。抖动可以定义为数字信号在重要时点上偏离理想时间位置的短期变化。随着串行数据速率的不断提高，抖动引起的问题变得越

2、来越重要。因此，设计一种可以完成眼图和抖动测量分析任务的仪器是十分必要的。但传统的测量仪器，如普通的数字示波器难以用于实现眼图构建与抖动分析，因为它存在一些难以克服的缺点。首先，普通的数字示波器在对高速串行数据进行采集存储时难以产生出精确的时钟信号：其次，普通的数字示波器在每次采集时存在死区时间，无法连续采集；最后，普通的数字示波器一般不会内嵌高性能的微处理器和大容量的存储器。第三代示波器——数字荧光示波器就克服了这些缺点。它采用硬件电路实现数字荧光处理，使波形捕获率大幅提高，这一优点保证数字荧光示波器可以对信号进行长时间的连续采集而不存在死区时间。另外，本

3、文中开发的数字荧光示波器样机拥有1GB的DDR2存储器和高性能的ARM处理器。这些优点就保证数以百万计的采样点可以被采集存储，同时微处理器可以对数据进行处理，以构建眼图并进行抖动分析。为了处理采集存储的数据，需要产生一个与被采集信号同步的时钟信号，这个步骤称为“时钟恢复’’。锁相环是众多时钟恢复方法中较好的选择。本文中使用软件锁相环算法从存储的数据信号中恢复出时钟。关于软件锁相环的理论和具体实现将在本文第二章中详细论述。一旦得到了恢复出的时钟信号，就可以根据它将存储于DDR2中的一段很长的数据信号进行分段。把这些被分离的小段累加显示就可以构建出一幅精确的眼图

4、。眼图的定义及其构建方式以及眼图参数分析的具体实现将在本文第三章中详细论述。本文第四章将论述抖动的一些基础理论如抖动的定义，导致抖动现象的原因等。然后详细论述抖动的分类。最后，将在频域中采用频谱分析的方法将总的抖动进行分解。本文的最后一章对整篇论文进行了总结和展望。本文的整个设计已经成功的应用于数字荧光示波器样机中，样机工作稳定。关键词数字荧光示波器软件锁相环眼图抖动分析AbstractTheResearchandImplementationofEyeDiagramConstruction&JitterAnalysisinDigitalPhosphorOsc

5、illoscopeCandidate：BinChang，Supervisor：Prof．QiaoWangSchoolofInformationScienceandEngineering，SoutheastUniversity,ChinaEyediagramsareaverysuccessfulwayofquicklyandintuitivelyassessingthequalityofadigitalsignal．Theyshowparametricinformationaboutthesignalwhichisderivedfromphysicallaye

6、rsuchassystembandwidthetc．Anamountofinformationcanbederivedfromtheeyediagramwhenbothcorrectconstructionandenoughdataachieved．However,withtheincreaseoftheserialdatarate，thejitter,whichmeanstheshort-termdeviationsfromtheidealpositionsindigitalsignal，hasbeenansignificantproblem．Thus，i

7、trequiresaneffectiveinstrumenttomeasureit．Unfortunately．traditionaltestinstrument，suchasthecommondigitaloscilloscope，hassomedrawbacksforimplementationofeyediagramconstructionandiitteranalysis．First，it’sdi伍culttogenerateanaccurateclocksignalwhenhigh．speeddatawithlargenumberofbitsisa

8、cquired．Furthermore．anaddi