A szemdiagramot az elektrotechnikában arra használják, hogy képet kapjanak a jel minőségéről a digitális tartományban. A szemdiagrammal analóg hullámforma létrehozásához végtelen perzisztenciát alkalmazhatunk különböző analóg jelekre, valamint olyan kvázi-digitális jelekre, mint a négyszöghullám és az impulzus, amelyeket egy tetszőleges frekvenciagenerátor (AFG) szintetizál.

A szemdiagram onnan kapta a nevét, hogy az emberi szemre hasonlít. Egyszerűen úgy jön létre, hogy az egymást követő hullámformákat egymásra helyezzük, hogy egy összetett képet alkossunk. A szemdiagramot elsősorban digitális jelek vizsgálatára használják a torzítás hatásainak felismerése és forrásának megtalálása céljából.

A Tektronix MDO3104 oszcilloszkóp használatával történő demonstrációhoz a hátlapon lévő AFG kimenetet az előlapon lévő analóg bemeneti csatornához csatlakoztatjuk, és az AFG gomb megnyomásával egy szinuszhullámot jelenítünk meg. Ezután megnyomjuk az Acquire gombot. Az alul látható menüben megnyomjuk a Waveform Display-nek megfelelő lágy gombot. A jobb oldalon az a többcélú gombot használjuk, hogy az oszcilloszkópot végtelen perzisztenciára állítsuk. Egymás után megjelenített hullámformák egymásutánját látjuk.

A szemdiagramra pillantva az áramkör különböző helyeit egyszerűen meg lehet tapogatni, hogy az esetleges problémákat lokalizáljuk. Ha például egy kábelfutamban becsípődés vagy elgörbülés okozta hiba lenne, a két végén megfigyelt szemdiagramok különböznének, és a kábelt meg lehetne javítani, vagy ami valószínűbb, az egész futamot ki lehetne cserélni.

A digitális jelek szemdiagramja valójában két párhuzamos vonalból állna, amelyek pillanatnyi emelkedési és süllyedési ideje gyakorlatilag láthatatlan. A való világban még egy elfogadhatóan jó és egészen elfogadható digitális jel is mutat némi amplitúdó- és időbeli eltérést, ami diszkrét vonalak formájában jelenik meg, amelyek nem pontosan ott vannak, ahová tartoznak, de ennek ellenére elegendőek. Ha elég sok van belőlük, sötét területek jelennek meg.

Ami a káros anomáliák azonosítását illeti, ez mind fok kérdése. Nem helyettesíthető a meglévő, ismert jó jelek szemdiagramjainak megnézése. Jó terv lehet, ha pendrive-ra mentjük a megfelelően működő digitális berendezések különböző pontjain felvett jelek szemdiagramjait.

Fontos felismerni, hogy mi látható egy szemdiagramon, és mi nem látható. A digitális átvitelben egyesek és nullák sorozata áramlik a vevőhöz. Az átvitel állhat egyesek hosszú sorozatából, nullák hosszú sorozatából, periodikusan ismétlődő szabályos vagy szabálytalan sorozatból, kvázi-véletlen sorozatból vagy bármilyen kombinációból. A szemdiagramból kiderül, hogy minden rendeltetésszerűen működik-e, vagy vannak-e olyan hibák, amelyek zavarják az átvitelt, és például azt okozzák, hogy egy nullát fogadnak, amikor egy egyest küldtek.

A szemdiagramból nem derül ki, hogy programozási hiba vagy hardverhiba miatt hibás logikai állapot került-e elküldésre. Ez azonban nem érvényes bizonyos vizsgálatok esetén, például amikor az átviteli minta mindkét végén ismert.

A szemdiagram elemzése lenyűgöző mennyiségű információt szolgáltat. A szemdiagram-elemzés értékes a tervezés, a hibakeresés és a karbantartás során. A frekvencia növekedésével új kérdések merülnek fel. Az átviteli vonal jelenségeit meg kell érteni és szembe kell nézni velük, különösen az impedanciaillesztés tekintetében. Enyhe gyártási és szerelési hibák rontják a karakterisztikus impedanciát, és az ebből eredő adatvisszaverődések és ütközések növelik a hibaszázalékot. Még egy csekély PCB nyomvonal tervezési hiba vagy konstrukciós hiba is tönkreteheti az egész hálózatot. Az ilyen hibák azonosítására és lokalizálására a legéletképesebb módszer az előtte és utána (az adatfolyamhoz viszonyítva) készült szemdiagramok összehasonlítása.

Ha az áramlást egy óra vezérli, az oszcilloszkóp az egymást követő szegmensek egymásra helyezésével szemdiagramot tud készíteni. A kioldás történhet emelkedő vagy süllyedő élekre. Az így kapott szemdiagram kisebb-nagyobb mértékben eltér a tökéletes átvitelnek megfelelő téglalap alakú doboztól.

A szemdiagram felső sávja olyan diszkrét magas logikai állapotok eredménye, amelyek függőlegesen egybeesnek, de vízszintesen nem. Az átfedő alacsony logikai állapotok hozzák létre a folyamatos alsó sávot. Azok a mindenütt jelenlévő X-ek, amelyek a szemdiagramok ismerős jellemzői, a szabályos időközönként egymásra helyezett emelkedő és süllyedő éleknek köszönhetőek.

A nagy sebességű digitális átvitelre jellemző a jitter bevezetése a jelbe. Elvárható, hogy egy elektronikus jel bizonyos mértékig periodikus legyen. A jitter az ettől a periodicitástól való eltérés, és mint ilyen, káros a jelhűség szempontjából. Ami a fogadó oldalon megjelenik, az nem felel meg az átviteli oldalon szándékoltnak, ha bármilyen mértékű jitter van jelen. Ez vonatkozik az amplitúdóra, a frekvenciára és a fázisra. Ennek megfelelően a jittert egyfajta időzítési hibaként definiálhatjuk, amely az emelkedési és süllyedési időhiba következménye. Mondanom sem kell, hogy a jitter egyértelműen megjelenik a szemdiagramon. A jitter lényege, hogy a szimbólumok közötti interferencia, a keresztbeszélgetés, a visszaverődések, a hőhatások és az elektronikus rendszerekben mindenütt jelenlévő különféle véletlenszerű jelenségek kombinációjából jön létre.

A nagyobb bitsebesség mindig függőlegesen kisebb szemnyílással jár. Ezzel egyidejűleg a jitterben megnyilvánuló időzítési hiba a hullámforma nagyobb hányadát teszi ki, így több adathibát kereshetünk.

A rossz végződések a médiavégeken növelik az adatvisszaverődések számát, ami a szemdiagram megjelenésében is megmutatkozik. Azok a vonalak, amelyeknek egyetlen utat kellene követniük, jobban elkülönülnek egymástól, ami kaotikus megjelenést eredményez a szemdiagramon, ami biztos jele annak, hogy problémák vannak a rendszerben.

A szemdiagram elemzése nem azonos a bithibaarány vizsgálatával, de a két technikát gyakran együtt használják.

A bithibaarányt (BER) az időegységre jutó bithibák számaként számítják ki. A bitszinkronizációs hibák, valamint a torzítás, az interferencia és a zaj is tényező. A BER-t általában százalékban fejezik ki. Automatikusan felismerhető és alfanumerikus kijelzéssel megjeleníthető, így ez a mérőszám a rutinszerű karbantartási ellenőrzések során ellenőrizhető és naplózható, gyakran már a tényleges üzemzavart megelőzően rámutatva a kialakuló problémákra.

Az ehhez szorosan kapcsolódó csomaghibaarány (PER). Egy csomag akkor tekinthető hibásnak, ha egy vagy több érvénytelen bitet tartalmaz. A kereteket, blokkokat és szimbólumokat hasonló elemzésnek vetik alá. A vezeték nélküli átvitelben a BER összefügghet a kedvezőtlen időjárási körülményekkel vagy olyan furcsa okokkal, mint például a jel útvonalát befolyásoló lombhullató fák szezonális kihagyása.

A jelátvitel minősége bit hibaarány teszterrel (BERT) ellenőrizhető, amely egy hordozható műszer, amelyet a zaj, torzítás stb. hatásainak mérésére használnak. Ebbe a műszerbe egy mintagenerátor, egy hibadetektor, egy órajel-generátor e blokkok szinkronizálására, egy digitális kommunikációs analizátor az átvitt és a fogadott jelek megjelenítésére, valamint elektromos-optikai és optikai-elektromos átalakítást végző berendezés van beépítve.

A jel megkülönböztetésének legelterjedtebb módszere, hogy a vevőoldal egy adott pillanatban meghatározza, hogy a bejövő jel magasabb vagy alacsonyabb-e egy meghatározott feszültségszintnél. Ez határozza meg, hogy a fogadott jel logikai magas vagy logikai alacsony-e.

A demarkációs pont a hullámformán elmozdítható. A szokásos megoldás az, hogy a magas szinttől, az alacsony szinttől, az emelkedő éltől vagy a csökkenő éltől távolabb helyezzük el. Így a szem közepéhez közel lesz, ahol könnyen azonosítható.

Az eszközök, áramkörök, berendezések vagy egész hálózatok értékelésének kísérleti eszközeként a szemdiagram kiváló, mert megmutatja bármely zaj vagy hullámforma teljes hatását a szimbólumok közötti interferencia vagy az EMI-hatások miatt. Ráadásul ezek a zavarok lokalizálhatók a szemdiagram változásainak megfigyelésével, ahogy a szondát mozgatjuk. A kábelvezetés változásai és a karakterisztikus impedancia beállításai a szemminták tanulmányozása során sugallják magukat.