Et øjendiagram bruges inden for elektroteknik til at få et godt indtryk af signalkvaliteten i det digitale område. For at generere en bølgeform analogt til et øjendiagram kan vi anvende uendelig persistens på forskellige analoge signaler samt på kvasi-digitale signaler som f.eks. firkantede bølger og pulser, som syntetiseret af en arbitrær frekvensgenerator (AFG).
Øjendiagrammet har sit navn fra det faktum, at det har udseende som et menneskeligt øje. Det skabes simpelthen ved at lægge på hinanden følgende bølgeformer over hinanden for at danne et sammensat billede. Øjendiagrammet bruges primært til at se på digitale signaler med henblik på at genkende virkningerne af forvrængning og finde dens kilde.
For at demonstrere ved hjælp af et Tektronix MDO3104-oscilloskop tilslutter vi AFG-udgangen på bagsiden til en analog indgangskanal på frontpanelet og trykker på AFG, så en sinuskurve vises. Derefter trykker vi på Acquire. Fra menuen på tværs af bunden trykker vi på den softkey, der svarer til Waveform Display. Til højre bruger vi Multipurpose Knob a til at indstille oscilloskopet til uendelig persistens. Vi ser vist en række bølgeformer oven på hinanden.
Det er let at undersøge forskellige steder i et kredsløb ved at se på øjendiagrammet for at lokalisere eventuelle problemer. Hvis f.eks. et kabelforløb skulle have en fejl forårsaget af afklemning eller knæk, ville øjendiagrammer observeret i begge ender være forskellige, og kablet kunne repareres eller mere sandsynligt hele forløbet kunne udskiftes.
I virkeligheden ville øjendiagrammet for digitale signaler bestå af to parallelle linjer med en øjeblikkelig stigning og faldtid, der er næsten usynlige. I den virkelige verden vil selv et rimeligt godt og ganske acceptabelt digitalt signal udvise en vis amplitude- og tidsvariation, som vil vise sig som diskrete linjer, der ikke ligger præcis, hvor de hører hjemme, men som alligevel er tilstrækkelige. Hvis der er nok af dem, vil der dukke mørke områder op.
Så vidt angår identifikation af skadelige anomalier, er alt dette et spørgsmål om grad. Der er ingen erstatning for at se på øjendiagrammer af eksisterende kendte gode signaler. En god plan ville være at gemme øjendiagrammer på flashdrev fra signaler taget på forskellige punkter i korrekt fungerende digitalt udstyr.
Det er vigtigt at gøre sig klart, hvad der vises i et øjendiagram, og hvad der ikke vises. Ved digital transmission strømmer en række enere og nuller til modtageren. Overførslen kan bestå af en lang serie af ettaller, en lang serie af nuller, en regelmæssig eller uregelmæssig sekvens, der gentages periodisk, en kvasi-tilfældig serie eller en hvilken som helst kombination. Øjendiagrammet vil afsløre, om alt fungerer efter hensigten, eller om der er fejl, der forvrænger transmissionen, hvilket f.eks. medfører, at der modtages et nul, når der er sendt et et.
Øjendiagrammet vil ikke afsløre, om der er sendt en forkert logisk tilstand på grund af en programmeringsfejl eller en hardwarefejl. Dette gælder dog ikke, når der foretages visse tests, f.eks. når et transmissionsmønster er kendt i begge ender.
Analyse af øjendiagrammet giver imponerende mængder af oplysninger. Øjendiagramanalyse er værdifuld i forbindelse med design, fejlfinding og vedligeholdelse. Efterhånden som frekvensen stiger, dukker der nye spørgsmål op. Transmissionsliniefænomener skal forstås og konfronteres, især med hensyn til impedanstilpasning. Små fremstillings- og installationsfejl forringer den karakteristiske impedans, og de deraf følgende datarefleksioner og kollisioner øger fejlprocenten. Selv en lille fejl i udformningen af PCB-spor eller en konstruktionsfejl kan ødelægge et helt netværk. Den mest levedygtige metode til at identificere og lokalisere sådanne fejl er ved at sammenligne før- og efter-øjendiagrammer (i forhold til datastrømmen).
Når strømmen styres af et ur, kan oscilloskopet generere et øjendiagram ved at overlejre på hinanden følgende segmenter. Triggering kan ske på stigende eller faldende kanter. Det resulterende øjediagram vil i større eller mindre grad afvige fra den rektangulære kasse, der ville svare til en perfekt transmission.
Den øverste bjælke i et øjediagram er resultatet af diskrete høje logiske tilstande, der er sammenfaldende vertikalt, men ikke horisontalt. Overlappende lave logiske tilstande skaber den kontinuerlige nederste bjælke. De allestedsnærværende X’er, som er et velkendt træk ved øjendiagrammer, skyldes stigende og faldende flanker, der overlejres med regelmæssige intervaller.
Højhastigheds digital transmission er kendetegnet ved, at der indføres jitter i signalet. Det må forventes, at et elektronisk signal vil være periodisk i et vist omfang. Jitter er afvigelsen fra denne periodicitet og er som sådan skadelig med hensyn til signalets troværdighed. Det, der vises i den modtagende ende, svarer ikke til hensigten i den transmitterende ende, når der er en vis grad af jitter. Dette gælder både for amplitude, frekvens og fase. Følgelig kan vi definere jitter som en slags tidsfejl, en konsekvens af stignings- og faldtidsfejl. Det siger sig selv, at jitter er tydeligt synlig i et øjendiagram. Det vigtigste ved jitter er, at det opstår som følge af en kombination af interferens mellem symboler, crosstalk, refleksioner, termiske effekter og forskellige tilfældige fænomener, der er allestedsnærværende i elektroniske systemer.
En højere bitrate medfører altid en vertikalt mindre øjenåbning. Samtidig omfatter timingfejl som manifesteret i jitter en større del af bølgeformen, så vi kan lede efter flere datafejl.
Mangelfulde termineringer ved medieenderne øger antallet af datareflektioner, hvilket også afsløres i øjendiagrammets udseende. Linjer, der burde følge en enkelt vej, bliver mere adskilte, hvilket resulterer i et kaotisk udseende i øjendiagrammet, et sikkert tegn på, at der er problemer i systemet.
Ojendiagramanalyse er ikke det samme som en undersøgelse af bitfejlraten, men de to teknikker bruges ofte sammen.
Bitfejlraten (BER) beregnes som antallet af bitfejl pr. tidsenhed. Bit-synkroniseringsfejl er en faktor, ligesom forvrængning, interferens og støj er en faktor. BER udtrykkes normalt som en procentdel. Den kan registreres automatisk og vises i en alfanumerisk udlæsning, så denne metrik kan kontrolleres og logges i forbindelse med rutinemæssige vedligeholdelsesinspektioner, hvilket ofte peger på begyndende problemer forud for et egentligt nedbrud.
Tæt beslægtet er pakkefejlfrekvensen (PER). En pakke anses for at være forkert, hvis den indeholder en eller flere ugyldige bits. Rammer, blokke og symboler er genstand for en lignende analyse. Ved trådløs transmission kan BER være relateret til ugunstige vejrforhold eller mærkelige årsager som f.eks. sæsonbestemt bortfald af løvtræer, der påvirker signalvejen.
Kvaliteten af signaltransmissionen kan kontrolleres ved hjælp af en bit error ratio tester (BERT), som er et bærbart instrument, der anvendes til at måle virkningerne af støj, forvrængning osv. I dette instrument er der indbygget en mønstergenerator, en fejldetektor, en klokkesignalgenerator til synkronisering af disse blokke, en digital kommunikationsanalysator til visning af transmitterede og modtagne signaler samt udstyr, der udfører elektrisk-optisk og optisk-elektrisk konvertering.
Den mest almindelige metode til signaldiskrimination er, at den modtagende ende på et bestemt tidspunkt afgør, om det indkommende signal er højere eller lavere end et bestemt spændingsniveau. Dette bestemmer, om det modtagne signal er logisk højt eller logisk lavt.
Demarkationspunktet kan flyttes rundt på bølgeformen. Den sædvanlige løsning er at placere det væk fra højt niveau, lavt niveau, stigende flanke eller faldende flanke. På den måde vil det være tæt på midten af øjet, hvor det let kan identificeres.
Som et eksperimentelt værktøj til evaluering af enheder, kredsløb, udstyr eller hele netværk er øjediagrammet fremragende, fordi det viser den samlede effekt af enhver støj eller bølgeform på grund af intersymbolinterferens eller EMI-effekter. Desuden kan disse forstyrrelser lokaliseres ved at observere ændringer i øjenmønsteret, efterhånden som sonderingen flyttes rundt. Ændringer i kabelføringen og justeringer af den karakteristiske impedans vil foreslå sig selv, når øjenmønstrene studeres.