Silmäkaaviota käytetään sähkötekniikassa, jotta saadaan käsitys signaalin laadusta digitaalisella alueella. Silmädiagrammia vastaavan aaltomuodon luomiseksi voimme soveltaa ääretöntä pysyvyyttä erilaisiin analogisiin signaaleihin sekä kvasi-digitaalisiin signaaleihin, kuten neliöaaltoon ja pulssiin, jotka on syntetisoitu mielivaltaisella taajuusgeneraattorilla (AFG).

Silmäkaavio on saanut nimensä siitä, että se muistuttaa ihmisen silmää. Se luodaan yksinkertaisesti asettamalla peräkkäiset aaltomuodot päällekkäin yhdistelmäkuvaksi. Silmäkaaviota käytetään ensisijaisesti digitaalisten signaalien tarkasteluun vääristymien vaikutusten tunnistamiseksi ja niiden lähteen löytämiseksi.

Tektronix MDO3104 -oskilloskoopin käytön havainnollistamiseksi kytketään takapaneelissa oleva AFG-lähtö etupaneelissa olevaan analogiseen tulokanavaan ja painetaan AFG-painiketta niin, että näyttöön tulee siniaalto. Sitten painetaan Acquire. Alareunassa olevasta valikosta painetaan pehmeää näppäintä, joka vastaa Waveform Display (Aaltomuodon näyttö). Oikealla puolella käytämme monitoimisäädintä a asettaaksemme oskilloskoopin äärettömään pysyvyyteen. Näemme näkyvissä peräkkäisiä aaltomuotoja päällekkäin.

On helppo tutkia piirin eri kohtia silmäkaaviota katsomalla mahdollisten ongelmien paikallistamiseksi. Jos esimerkiksi kaapelin juoksussa olisi puristuksen tai mutkan aiheuttama vika, molemmissa päissä havaitut silmäkaaviot eroaisivat toisistaan, ja kaapeli voitaisiin korjata tai todennäköisemmin koko juoksu voitaisiin vaihtaa.

Todennäköisesti digitaalisten signaalien silmäkaavio koostuisi kahdesta samansuuntaisesta viivasta, joiden hetkelliset nousu- ja laskuajat ovat käytännöllisesti katsoen näkymättömiä. Todellisessa maailmassa jopa kohtuullisen hyvässä ja varsin hyväksyttävässä digitaalisessa signaalissa on jonkin verran amplitudi- ja ajoitusvaihtelua, joka näkyy erillisinä viivoina, jotka eivät ole täsmälleen kohdallaan, mutta jotka kuitenkin riittävät. Jos niitä on tarpeeksi, tummennetut alueet näkyvät.

Haittaavien poikkeavuuksien tunnistamisessa on kyse vain asteesta. Mikään ei korvaa olemassa olevien tunnettujen hyvien signaalien silmäkaavioiden tarkastelua. Hyvä suunnitelma olisi tallentaa muistitikuille silmäkaaviot asianmukaisesti toimivien digitaalilaitteiden eri kohdista otetuista signaaleista.

On tärkeää ymmärtää, mitä silmäkaaviossa näkyy ja mitä ei näy. Digitaalisessa siirrossa vastaanottimeen virtaa peräkkäisiä ykkösiä ja nollia. Lähetys voi koostua pitkästä ykkösten sarjasta, pitkästä nollien sarjasta, säännöllisestä tai epäsäännöllisestä jaksoittain toistuvasta sarjasta, lähes satunnaisesta sarjasta tai mistä tahansa yhdistelmästä. Silmäkaavio paljastaa, toimiiko kaikki tarkoitetulla tavalla vai onko vikoja, jotka häiritsevät lähetystä aiheuttaen esimerkiksi nollan vastaanoton, kun on lähetetty ykkönen.

Silmäkaavio ei paljasta, onko ohjelmointivirheestä tai laitteistovirheestä johtuen lähetetty väärä looginen tila. Tämä ei kuitenkaan päde silloin, kun tehdään tiettyjä testejä, kuten silloin, kun lähetyskuvio tunnetaan molemmissa päissä.

Silmäkaavion analyysi tuottaa vaikuttavan määrän tietoa. Silmäkaavioanalyysi on arvokasta suunnittelussa, virheenkorjauksessa ja ylläpidossa. Taajuuden kasvaessa esiin nousee uusia asioita. Siirtolinjan ilmiöitä on ymmärrettävä ja kohdattava, erityisesti impedanssin sovittamisen osalta. Pienet valmistus- ja asennusvirheet heikentävät ominaisimpedanssia, ja niistä johtuvat tiedon heijastukset ja törmäykset lisäävät virheprosenttia. Pienikin piirilevyn jäljen suunnitteluvirhe tai rakennusvirhe voi kaataa koko verkon. Käyttökelpoisin menetelmä tällaisten vikojen tunnistamiseen ja paikantamiseen on verrata ennen ja jälkeen (tietovirtaan nähden) -silmäkaavioita.

Kun virtausta ohjataan kellolla, oskilloskooppi voi tuottaa silmäkaavion päällekkäin asettamalla peräkkäisiä segmenttejä. Laukaisu voi tapahtua nousevilla tai laskevilla reunoilla. Tuloksena syntyvä silmädiagrammi poikkeaa enemmän tai vähemmän suorakulmaisesta laatikosta, joka vastaisi täydellistä siirtoa.

Silmädiagrammin yläpalkki on seurausta diskreeteistä korkeista logiikkatiloista, jotka osuvat yhteen pystysuunnassa mutta eivät vaakasuunnassa. Päällekkäiset matalat loogiset tilat luovat jatkuvan alapalkin. Nuo kaikkialla esiintyvät X:t, jotka ovat tuttu piirre silmädiagrammeissa, johtuvat nousevista ja laskevista reunoista, jotka asettuvat päällekkäin säännöllisin väliajoin.

Korkeanopeuksiselle digitaaliselle tiedonsiirrolle on ominaista, että signaaliin tulee jitteriä. On odotettavissa, että elektroninen signaali on tietyssä määrin jaksollinen. Jitteri on poikkeama tästä jaksollisuudesta, ja sellaisena se on haitallista signaalin uskollisuuden kannalta. Kun jitteriä esiintyy jonkin verran, vastaanottopäässä näkyvä signaali ei vastaa lähetyspäässä olevaa tarkoitusta. Tämä koskee amplitudia, taajuutta ja vaihetta. Näin ollen voimme määritellä jitterin eräänlaiseksi ajoitusvirheeksi, joka on seurausta nousu- ja laskuaikavirheestä. On sanomattakin selvää, että jitteri näkyy selvästi silmäkaaviossa. Jitterin lopputulos on, että se syntyy symbolien välisten häiriöiden, ristikkäisviestinnän, heijastusten, lämpövaikutusten ja erilaisten elektronisissa järjestelmissä kaikkialla esiintyvien satunnaisilmiöiden yhdistelmästä.

Korkeampi bittinopeus merkitsee aina vertikaalisesti pienempää silmäaukkoa. Samanaikaisesti ajoitusvirhe, joka ilmenee jitterinä, käsittää suuremman osan aaltomuodosta, joten voimme etsiä enemmän datavirheitä.

Huonot päätelaitteet mediapäätteissä lisäävät datan heijastusten määrää, mikä käy ilmi myös silmäkaavion ulkonäöstä. Viivat, joiden pitäisi kulkea yhtä reittiä, erkaantuvat toisistaan enemmän, jolloin silmäkaavio näyttää kaoottiselta, mikä on varma merkki siitä, että järjestelmässä on ongelmia.

Silmäkaavioanalyysi ei ole sama kuin bittivirheiden määrän tutkimus, mutta näitä kahta tekniikkaa käytetään usein yhdessä.

Bittivirheiden määrä (BER, Bit Error Rate) lasketaan bittivirheiden lukumääränä aikayksikköä kohti. Bittisynkronointivirheet ovat tekijä, samoin kuin vääristymät, häiriöt ja kohina. BER ilmaistaan yleensä prosentteina. Se voidaan havaita automaattisesti ja näyttää aakkosnumeerisena lukemana, joten tämä mittari voidaan tarkistaa ja kirjata ylös rutiiniluonteisten kunnossapitotarkastusten yhteydessä, mikä usein viittaa kehittyviin ongelmiin ennen varsinaista käyttökatkosta.

Liittyy läheisesti pakettivirheprosenttiin (PER). Paketti katsotaan virheelliseksi, jos se sisältää yhden tai useamman virheellisen bitin. Kehykset, lohkot ja symbolit ovat samanlaisen analyysin kohteena. Langattomassa tiedonsiirrossa BER voi liittyä epäsuotuisiin sääolosuhteisiin tai outoihin syihin, kuten kausiluonteiseen lehtipuiden poisjättämiseen, jotka vaikuttavat signaalireittiin.

Signaalinsiirron laatu voidaan tarkistaa bittivirhesuhdetesterillä (Bit Error Ratio Tester, BERT), joka on kannettava mittalaite, jolla voidaan mitata kohinan, vääristymien jne. vaikutuksia. Tähän laitteeseen sisältyvät kuviogeneraattori, virhetunnistin, kellosignaaligeneraattori näiden lohkojen synkronoimiseksi, digitaalinen tiedonsiirtoanalysaattori lähetettyjen ja vastaanotettujen signaalien näyttämiseksi sekä laitteet, jotka suorittavat sähköisestä optiseksi ja optisesta sähköiseksi muuntamisen.

Yleisimmin käytetty signaalin erottelumenetelmä on se, että vastaanottava pää määrittää tiettynä hetkenä, onko saapuva signaali korkeampi vai matalampi kuin tietty jännitetaso. Näin määritetään, onko vastaanotettu signaali loogisesti korkea vai loogisesti matala.

Demarkaatiopistettä voidaan siirtää aaltomuodossa. Tavallinen ratkaisu on sijoittaa se pois korkeasta tasosta, matalasta tasosta, nousevasta reunasta tai laskevasta reunasta. Näin se on lähellä silmän keskikohtaa, josta se on helposti tunnistettavissa.

Kokeellisena työkaluna laitteiden, piirien, varusteiden tai kokonaisten verkkojen arvioinnissa silmäkaavio on erinomainen, koska se osoittaa minkä tahansa kohinan tai aaltomuodon kokonaisvaikutuksen, joka johtuu symbolien välisestä häiriöstä tai EMI-vaikutuksista. Lisäksi nämä häiriöt voidaan paikallistaa havainnoimalla silmäkuviossa tapahtuvia muutoksia, kun luotainta siirretään. Muutokset kaapelin reitityksessä ja ominaisimpedanssin säädöt viittaavat itsestään, kun silmäkuvioita tutkitaan.