GBT 5095.2506-2020 电子设备用机电元件 基本试验规程及测量方法 第25-6部分：试验25f：眼图和抖动.pdf

ICS 31.220.10 L 23 GE3 中华人民共和国国家标准GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法第25-6部分:试验2曰:眼图和抖动Electromechanical components for electronic equipment一Basic testing procedures and measuring methods一Part 25-6:Test 25f:Eye pattern and jitter CIEC 60512-25-6:2004,Connectors for electronic equipment-Tests and measurements-Part 25-6:Test 25f:Eye pattern and jitter,IDT)2020-04-28发布国家市场监督管理总局申+国家标准化管理委员会供叩2020-11-01实施GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 目次前言.1 l 总则.1.1 范围和日的1.2 术语和定义2 试验设施12.1 设备12.2 装置3 试验样品2:u 说明24 试验程序24.1 总则24.2 M良图2 4.3 抖动.35 相关标准应规定的细则36 试验记录文件4附录A(规范性附录)样品终端示意罔5附录B(资料性附录)眼图洼释实用指南7GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 目。GB/T 5095(电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法按试验方法分为若干部分。GB/T 5095的第25部分为信号完整性试验，已经发布或计划发布的部分如下:第25-1部分:试验25a:串扰比;第25-2部分:试验25b:衰减(插入损耗);一一第25-3部分:试验25c:上升时间衰减;第25-4部分:试验25d:传输时延;第25-5部分:试验25e:回波损耗;第25-6部分:试验25:眼图和抖动;一一第25-7部分:试验25g:阻抗、反射系数和电!王驻波比(VSWR);第25-9部分:信号完整性试验试验25i:外来串扰。本部分为GB/T5095的第25-6部分。本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用TEC60512-25-6:2004(电子设备用连接器试验和测量第25-6部分:试验25f:眼图和抖动。本部分做了下列编辑性修改:标准名称由电子设备用连接器试验和测量第25-6部分:试验25f:眼罔和抖动修改为电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法第25-6部分:试验2:f:眼图和抖动。请注意木文件的某些内容可能涉及专利。木文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中华人民共和国丁-业和信息化部提归。木部分由全同电子设备用机电元件标准化技术委员会(SAC/TC166)归口O本部分起草单位:四川华丰企业集|才|有限公司、中国电子技术标准化研究院。木部分主要起草人:庞氓、朱苔、肖蒜、刘俊、汪其龙oGB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法第25-6部分:试验25f:眼图和抖动1 总则1.1 范围和目的GB/T 509;)的本部分适用于电连接器、电缆组件或IECTC48范围内的互连系统。本部分描述了测量时域内眼图响应和抖动的方法O1.2 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。1.2.1 眼图eye pattern 同步伪随机数字数据的示波器思示(信号幅度时间)，表明的累计输出波形的叠加。1.2.2 抖动jitter信号跨越规定的基准电ffi电平时的最初和最后时间差。1.2.3 位(比特)周期bit period 时知If号的连址相同边缘之rIJ(上JI至上升或下降至下降)的时川PiJ隔。此为时争l频率的倒数。1.2.4 偏斜skew 两个信号通道之间的传输延迟差。1.2.5 测量系统上升时间measurement system rise time 安装就位无样品，并具有滤波(或归七)作用的装置测量的上升时间。通常，测量的是10%90%电平的上升时间。2 试验设施2.1 设备2.1.1 具有时钟输出、能产生规定上升和下降时问及数据图形信号的高速图形发生器。2.1.2 具有外部时钟输入、能无限余辉显示的信号分析仪。通常为一具有采样头的数字采样示波器CDS()。优选H有+板功能的数字采样爪波础。注:要确保小超过小波frl输入端门允许的最大输入锁定俏，防止造成代价高昂的拟失)j保111TIT节的测景。即使信号偏移在示波器的允许最大信号电平范罔内也可能产生不稳定的眼罔晌应。2.2 装置2.2.1 试验装置应备有合适的信号和接地模式。如要求，还应备有合适的相邻信号线路的终端。样品GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 终端示意图见附录八。2.2.2 测量差分响应时.要确保试验装置和试验电缆的延迟相匹配.以尽量减少偏斜失真。建议试验电缆和装置的偏斜失真小于位周期的5%。3 试验样品3.1 i兑明用于本试验规程的试验样品应按如下所列O3.1.1 可分离连接器连接器插合对。3.1.2 电缆组件组装好的连接器和电缆，及其插配连接器。3.1.3 插座插座与试验器件，或插座和插头转接器。4 试验程序4.1 总则4.1.1 应有足够的时间来预热和稳定设备(按制造厂的说明书)。4.1.2 若样品的单端特性阻抗不是50n，差分特性阻抗不是100n，贝IJ应采用阻抗配器，要求的值应采用罔.l或罔.2中的公式来计算。采用的标准电阻的值应最接近根据这些公式计算出的值。4.1.3 调节数据发生器达到合适的信号特性，这些特性包括土升时间、幅度、数据速率和编码方案。注:上升时间的调节应在信号源采用硬件滤波器而不是在分析仪上采用软件滤波。4.1.4 用数据发生器时钟信号触发示波器，要确保时钟信号不超过时钟输入端口的额定工作范围。4.1.5 可能情况下，测量无样品装置和试验线缆的眼罔和/或抖动o调整示波器控制眼罔的显示O选择设定的时基应能使一个单位间隔(位周期)至少占有水平显示的50%。选择的垂直灵敏度应能使信号幅度占有垂直显示的50%100%(参见附录R示例)。4.2 眼图4.2.1 方法A，模板试验4.2.1.1 将示波器设定为无限余辉显示模式，并设定数据采集在达到所需数量的波形后停止O4.2.1.2 插入样品并开始数据采集，以生成一初始眼罔。4.2.1.3 在获得初始眼图数据后，显示或形成需要的模板。要确保眼图和模板相互间的定位并显示在水平轴的中心。模板的放置(左至右)应使其最适合眼罔(参见罔B.3和阿B.4示90。4.2.1.4 如适用，可用DSO的功能统计落在模板内数据点的数量(称为模板命中勺。4.2.1.5 开始数据采集以生成一个新的眼图。4.2.1.6 在数据采集完成后，记录模板命中的数量。若DSO没有自动记数功能(命中计数器)则计算和记录模板命中的数量。4.2.1.7 如相关标准要求，制作示波器显示的复制件。?GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 4.2.2 方法B，眼开度试验4.2.2.1 将示i皮器设定为无限余辉显示模式，并设定数据采集在达到所需数量的波形后停止。4.2.2.2 捕入样品并开始数据采集，以生成眼图。4.2.2.3 获得眼罔后.在对应位周期50%的时间(V在50%0处测量和记录眼高。在对应信号幅度50%的电斥电平(t在50%V)处测量和记录眼宽O4.2.2.4 如相关标准要求.制作示波器显示的复制件。4.3 抖动4.3.1 方法C，伪随机二进制序列(PRBS)试验(多种模式)4.3.1.1 按4.2，1在示眼图。4.3.1.2 扫迹围绕水平轴中部，以便能在显示器上看到整个眼图幅度。4.3.1.3 数字采样不波器，自动方法:4.3.1.3.1 如果示波器具有自动统计测量能力，建议使用该示波器功能来测量眼交叉点的抖动。4.3.1.3.2 当采用于动测量极点时，确保尽可能靠近垂直极点，但最大问隔为20mV(参见图B.5)。4.3.1.4 数字采样示波器，于功方法:4.3.1.4.1 若自动测量功能不适用时.则定位两个垂直光标，在眼交叉转折处每边各一个(参见罔B.6)0 4.3.1.4.2 根据光标位置变数增量(其间距离)读Jl;Z抖动值O4.3.2 方法D，脉冲试验(单一模式)4.3.2.1 将发生器设定为数字代码(DC)平衡i式斡模式。这应是在规定频率下的一个方波或伪随机二进制序列模式o4.3.2.2 将示波器设定为无限余辉与在示模式，并调节垂直位置使波形在思示屏上垂直居中，其半波幅处在屏幕中心。4.3.2.3 调节发生器产生规定的试验图形。i亥图形可选择模拟一长空载序列和应用巾采用的特定数据模式。通常它为一逻辑1后跟20个或更多逻辑0的罔形。对于单端测量，测量逻辑1和逻辑0电平，并且调节发生器(如必要)，以保证波形的半波幅仍处于屏幕中心。对于差分测量，测量两个通道的逻辑1和逻辑0电平。调节发生器以尽量减少通道之间的电压或时间偏移。若通道间111现任何电压偏移.则应根据4.3.2.4中脉冲宽度的半波幅测量点增加或减去(按适用)偏移量。4.3.2.4 使用光标或示波器测量功能，测量跨接半波幅点(屏幕中心)的脉冲宽度(参见图B.7)0 4.3.2.5 用位时间cl除以发生器的时钟频率)减去4.3.2.4中测得的半波幅脉冲宽度，得而抖动。5 相关标准应规定的细则相关标准巾应规定下列细则:5.1 信号升时间、幅度和叫钟频率O5.2 数据模式:例如伪随机二进制序列(PRBS)的(221-)或脉冲模式的1十(20XO)o5.3 单端或差分。5.4 终端值(和误差)。5.5 信号/接地模式，包括本试验信号和接地连接导线的数量和位置。5.6 单端不同于50n或差分不同于00n的样品环境阻抗O5.7 是否需要示波器思示的复制件O1 GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 5.8 评定眼图的方法八或B(模板或眼开度)。5.8.1 相对于眼罔或时钟的模板定义和位置(如要求)。5.8.2 生成眼图要获取的波形或样品数量。5.9 方法C(PRBS)。5.9.1 如采用自动(柱状图)方法，应规定抖动框的高度(垂直柱状图的极限值)。5.9.2 生成眼罔要获取的波形或样品数量。5.10 DSO的采样率。6 试验记录文件记录文件应包括第5章中规定的细则和例外，以及下列细节:6.1 试验名称。6.2 试验设备，及其上次和下次校准日期。6.3 试验程序和方法。6.4 装置说明O6.5 方法A中的模板命中数量(见4.2.1)或方法B的眼开度(见4.2.2)。6.6 波形罔(如要求)。6.7 抖动值(要求该试验时)。6.8 观测值O6.9 操作人员姓名和试验日期o4 GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 附录A(规范性附录)样品终端示意图样品终端示意图见图A.l平日图A.2oVo+。3 试验样品工a)50 n 接收器Zo=50)hH 2050 说明:R,电阳UR,电阻2:Z。特性阻抗，V 源也怪。最低损耗jTC配ri/f计算式为:Z 50 D 时:图A.1单端终端50 n 接收器或2050 c)R,=ZiIl-(50/Z,)Yc R，二50/1-CSO/Zo)C 5 GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 Vo 一工说明:+。R,电阳UR,电阻2:试验样品Zlj 特性阻抗;V 源也压。最低损耗jTC配ri1f计算式为:R,=2c Zo=100 b)20100 或a)Z 100 n 时:图A.2差分(平衡)终端G 20100 50 Q 接收器Rj=Z,I-(100/ZlY/2 R2二100/1一(IOO/ZlYCGB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 附录B(资料性附录)眼图诠释一一实用指南B.1 眼图是一种度量数字信号传输质量的方法。M图通常是采用能发送非归零CNRZ)伪随机二进制序列CPRBS)的数据发生器和具有无限余辉的示波器来进行测量的。用数据时钟信号触发扫描.在示波器上得全IJ9民国，)(将时基设定为扑在示一位周期(也称单位时|川，等于一个时争Ir循奸、周期)。示波器上的1j次扫描.随机数据的比特(二进制数时I;J波轩CCRT)显才:;fr;肯;加。H民图显;J山rrJ能山I见的变形量，见图B.l。506.3 mV 寸-寸-丁-一+十100 mV/格一+十-494 mV 217.3 ns 图B.1,+丁-+一-，-一-.寸+十-l-_ _-l 1 ns/格典型的眼图晌应丁-寸-+十+227.3 ns B.2 过尘，日民国被用作定性的测量l具。现代的数于存储示波器使得9l国能被用作定量的测量二I二具。H图脉冲rlr部的开口而积是数据轮轴质量的指标。H开j主越大，传输质量越好.即比忖.(bi l)民间万字越低。B.3 千l眼图rlr部逻辑1与逻辑0分开的开度被称为眼品.，见图B.2oH尚越大，1和01日泊的可能性越低O/GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 一一100%V-jj-l一一!j二jj 寸寸:-t卜十寸|50 mV/格L1150%V 一-50%V 丁一一一|一一下-1一一|一O%V-243 mV 35.66 ns 36.66 ns 0%1 50%1 110%1 说明:/单位时间。图B.2眼图晌应显示的眼高和眼宽B.4 在眼图中部相邻脉冲边缘垂直转折点之间的开度被称为眼宽见图B.2。当采用接收器电路读取数字信号(采样和解码)以确定瞬时的二进制值时，眼宽越大，误差的可能性越小。当H良高或H良宽小到足以干扰接收器电路时.就会产生误差。B.5 眼图通常是采用PRBS模拟标称的随机数据生成的O特定的最坏情况下也可采用宇码图形来测试图形相关效应。B.6 PRBS是一个数据流，即一个具有很长周期的比特序列。在周期内，它看来像是一个1和0的随机字符串。PRBS的周期越长，贝IJ其显得越随机oPRBS实际上具有全部真正随机信号的统计特性，表现如同受试器件oRl同际电信联盟远程通信标准化组织CITU-T)规定的一系列最长的PRBS模型用于比特误码率试验，并且也经常用于眼图试验O通常，数据速率越高，比特序列的长度越长，从数据速率Li MbiLs/s的210-J比特至数据速率J39 Mbits/s的22:1-J比特o21i-J比特的序列长度有时也用于数据速率为Gl】it/s的试验DB.7 由电磁干扰(EMl)、串扰所引起的信号衰减和色散及噪声、由于阻抗不匹配所造成的反射噪声都会引起波形变形减小眼图开度。互连系统会影响眼图响应，同为有阻抗突变和易受电磁干扰影响，它们会显不山上升时间衰减、脉冲展宽、振铃、过冲、下冲和串扰。这些特性变化会改变眼图的响应减小眼开度OB.8 通过与模板对比或测量眼开度可对眼罔进行定量评价。模板被规定为眼内的禁区。所有信号能量应落在模板之外，应元能量落在模板之内。H罔具有足够的开度以便没有信号部分落在模板区域内，象征地表明可靠的、无差错的传输，见罔B.3oT+十45.79 ns-,-寸-T T 十一+一+一+十-一十十400 ps/格GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 T T T+一+十十一-十T+十1 才才49.79 ns 图B.3具有模板的眼图晌应(无命中)B.9 眼图有信号落在模板内表明传输质量降低和比特误码率增加，见图B.4。眼图模板试验通常是通过获得规定的波形数量(数据位)并计算在模板内出现(称为命中勺的波型数量来进行计数的。+十+十+1 V 44.26 ns 850 ps/格52.75 ns 图B.4模板内有命中的眼图晌应GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 B.10 若未规定模板时，可测量眼开度。计算什1眼高和眼宽以量化眼开度。眼高通常是在时间对应于单位时间的50%处进行测量。H良宽通常是在信号电平对应于信号幅度的50%处进行测量。517 mV T寸-.,-T 100 mV/格|十|十|一一+一一|+|+|一一|+|+一一+斗-483 mV 409.3 ns 500 ps/格414.2 ns 图B.5数字采样示波器自动方法，显示的垂直极限值相距约20mV，见4.3.1.3.2960 mV 200 mV/格-1.04 V 404 ns 图B.6数字采样示波器手动方法，显示的两垂直光标分别位于眼的各边，见4.3.1.4.110 1 V 220 mV/格-1 V 404.1 ns GB/T 5095.2506-2020/IEC 60512-25-6:2004 500 ps/格409.1 ns 图B.7方法D，脉冲试验单一模式显示的脉冲宽度，见4.3.2.4