Un diagramme en œil est utilisé en génie électrique pour avoir une bonne idée de la qualité d’un signal dans le domaine numérique. Pour générer une forme d’onde analogue à un diagramme en œil, nous pouvons appliquer la persistance infinie à divers signaux analogiques ainsi qu’à des signaux quasi-numériques tels que les ondes carrées et les impulsions telles que synthétisées par un générateur de fréquences arbitraires (GFA).

Le diagramme oculaire tire son nom du fait qu’il a l’apparence d’un œil humain. Il est créé simplement en superposant des formes d’onde successives pour former une image composite. Le diagramme de l’œil est utilisé principalement pour examiner les signaux numériques dans le but de reconnaître les effets de la distorsion et de trouver sa source.

Pour faire une démonstration à l’aide d’un oscilloscope Tektronix MDO3104, nous connectons la sortie AFG du panneau arrière à un canal d’entrée analogique du panneau avant et nous appuyons sur AFG pour qu’une onde sinusoïdale s’affiche. Puis nous appuyons sur Acquire. Dans le menu en bas, nous appuyons sur la touche programmable qui correspond à Waveform Display. A droite, nous utilisons le bouton multifonctionnel a pour régler l’oscilloscope sur la persistance infinie. Nous voyons s’afficher une succession de formes d’onde les unes sur les autres.

Il est simple de sonder différents endroits d’un circuit, en regardant le diagramme en œil, pour localiser les problèmes éventuels. Par exemple, si un tronçon de câble devait avoir un défaut causé par un pincement ou un pli, les diagrammes en œil observés aux deux extrémités seraient différents, et le câble pourrait être réparé ou, plus probablement, le tronçon entier pourrait être remplacé.

Idéalement, le diagramme en œil pour les signaux numériques consisterait en deux lignes parallèles avec un temps de montée et de descente instantané pratiquement invisible. Dans le monde réel, même un signal numérique raisonnablement bon et tout à fait acceptable présentera une certaine quantité de variation d’amplitude et de timing, qui se manifestera par des lignes discrètes qui ne sont pas exactement à leur place, mais qui suffiront néanmoins. S’il y en a suffisamment, des zones assombries apparaîtront.

En ce qui concerne l’identification des anomalies dommageables, tout est une question de degré. Rien ne remplace l’examen des diagrammes oculaires des bons signaux connus existants. Un bon plan serait de sauvegarder dans des lecteurs flash des diagrammes de l’œil provenant de signaux pris à différents points dans un équipement numérique fonctionnant correctement.

Il est important de réaliser ce qui est montré dans un diagramme de l’œil et ce qui ne l’est pas. Dans une transmission numérique, une succession de uns et de zéros s’écoule vers le récepteur. La transmission peut consister en une longue série de uns, une longue série de zéros, une séquence régulière ou irrégulière qui se répète périodiquement, une série quasi-aléatoire ou toute combinaison. Le diagramme de l’œil révélera si tout fonctionne comme prévu ou s’il existe des défauts qui brouillent la transmission, provoquant, par exemple, la réception d’un zéro alors qu’un un a été envoyé.

Le diagramme de l’œil ne révélera pas si un état logique incorrect a été envoyé par une erreur de programmation ou un défaut matériel. Cependant, cela ne s’applique pas lorsque certains tests sont effectués, comme lorsqu’un modèle de transmission est connu aux deux extrémités.

L’analyse du diagramme oculaire donne des quantités impressionnantes d’informations. L’analyse du diagramme oculaire est précieuse pour la conception, le débogage et la maintenance. Lorsque la fréquence augmente, de nouveaux problèmes apparaissent. Les phénomènes des lignes de transmission doivent être compris et affrontés, notamment en ce qui concerne l’adaptation de l’impédance. De légères erreurs de fabrication et d’installation dégradent l’impédance caractéristique, et les réflexions et collisions de données qui en résultent augmentent le pourcentage d’erreur. La moindre erreur de conception ou de construction d’un circuit imprimé peut faire tomber un réseau entier. La méthode la plus viable pour identifier et localiser de tels défauts consiste à comparer les diagrammes en œil avant et après (par rapport au flux de données).

Lorsque le flux est contrôlé par une horloge, l’oscilloscope peut générer un diagramme en œil en superposant des segments successifs. Le déclenchement peut se produire sur les fronts montants ou descendants. Le diagramme en œil résultant s’écartera plus ou moins de la boîte rectangulaire qui correspondrait à une transmission parfaite.

La barre supérieure dans un diagramme en œil est le résultat d’états logiques hauts discrets qui coïncident verticalement mais pas horizontalement. Les états logiques bas qui se chevauchent créent la barre inférieure continue. Ces X omniprésents qui sont une caractéristique familière des diagrammes en œil sont dus à des fronts montants et descendants qui se superposent à intervalles réguliers.

La transmission numérique à grande vitesse est caractérisée par l’introduction dans le signal de la gigue. Il faut s’attendre à ce qu’un signal électronique soit périodique dans une certaine mesure. La gigue est la déviation de cette périodicité et, en tant que telle, elle est nuisible en termes de fidélité du signal. Ce qui apparaît à l’extrémité de réception n’est pas fidèle à l’intention de l’extrémité de transmission lorsqu’il y a un certain degré de gigue. Cela s’applique à l’amplitude, à la fréquence et à la phase. En conséquence, nous pouvons définir la gigue comme une sorte d’erreur de synchronisation, une conséquence de l’erreur de temps de montée et de descente. Inutile de dire que la gigue apparaît clairement dans un diagramme oculaire. L’essentiel sur la gigue est qu’elle naît d’une combinaison d’interférences entre symboles, de diaphonie, de réflexions, d’effets thermiques et de divers phénomènes aléatoires qui sont omniprésents dans les systèmes électroniques.

Un débit binaire plus élevé se traduit toujours par une ouverture de l’œil plus petite verticalement. Parallèlement, l’erreur de synchronisation telle qu’elle se manifeste dans la gigue comprend une fraction plus importante de la forme d’onde, de sorte que nous pouvons rechercher davantage d’erreurs de données.

Les mauvaises terminaisons aux extrémités du support augmentent le nombre de réflexions de données, un fait également révélé dans l’apparence du diagramme en œil. Les lignes qui devraient suivre un seul chemin deviennent plus séparées, ce qui donne une apparence chaotique au diagramme de l’œil, un signe certain qu’il y a des problèmes dans le système.

L’analyse du diagramme de l’œil n’est pas la même chose qu’une enquête sur le taux d’erreur de bit, mais les deux techniques sont souvent utilisées conjointement.

Le taux d’erreur de bit (BER) est calculé comme le nombre d’erreurs de bit par unité de temps. Les erreurs de synchronisation des bits sont un facteur, ainsi que la distorsion, l’interférence et le bruit. Le TEB est généralement exprimé en pourcentage. Il peut être automatiquement détecté et affiché dans une lecture alphanumérique, de sorte que cette métrique peut être vérifiée et enregistrée au cours des inspections de maintenance de routine, indiquant souvent des problèmes en développement précédant une panne réelle.

Le taux d’erreur de paquet (PER) est étroitement lié. Un paquet est considéré comme incorrect s’il contient un ou plusieurs bits invalides. Les trames, les blocs et les symboles sont soumis à une analyse similaire. Dans la transmission sans fil, le TEB peut être lié à des conditions météorologiques défavorables ou à des causes bizarres telles que l’abandon saisonnier des arbres à feuilles caduques ayant un impact sur le chemin du signal.

La qualité de la transmission du signal peut être vérifiée au moyen d’un testeur de rapport d’erreur de bit (BERT), qui est un instrument portable utilisé pour mesurer les effets du bruit, de la distorsion, etc. Sont incorporés dans cet instrument un générateur de motifs, un détecteur d’erreurs, un générateur de signaux d’horloge pour synchroniser ces blocs, un analyseur de communication numérique pour afficher les signaux transmis et reçus, et un équipement qui effectue une conversion électrique-optique et optique-électrique.

La méthode la plus courante de discrimination des signaux consiste pour l’extrémité réceptrice à déterminer à un moment donné si le signal entrant est supérieur ou inférieur à un niveau de tension spécifié. Cela détermine si le signal reçu est un niveau logique haut ou bas.

Le point de démarcation peut être déplacé sur la forme d’onde. La solution habituelle consiste à le placer loin du niveau haut, du niveau bas, du front montant ou du front descendant. De cette façon, il sera près du centre de l’œil où il peut être facilement identifié.

En tant qu’outil expérimental pour évaluer des dispositifs, des circuits, des équipements ou des réseaux entiers, le diagramme en œil est superbe car il montre l’effet total de tout bruit ou forme d’onde dû aux interférences intersymboles ou aux effets EMI. De plus, ces perturbations peuvent être localisées en observant les changements dans le diagramme en œil lorsque la sonde est déplacée. Les changements dans le routage des câbles et les ajustements de l’impédance caractéristique se suggéreront d’eux-mêmes au fur et à mesure de l’étude des diagrammes en œil.