Um diagrama de olho é usado em engenharia elétrica para obter uma boa idéia da qualidade do sinal no domínio digital. Para gerar uma forma de onda análoga a um diagrama ocular, podemos aplicar uma persistência infinita a vários sinais analógicos e também a sinais quase-digitais, como onda quadrada e pulso, sintetizados por um gerador de freqüência arbitrário (AFG).

O diagrama dos olhos tira o seu nome do facto de ter a aparência de um olho humano. Ele é criado simplesmente sobrepondo sucessivas formas de onda para formar uma imagem composta. O diagrama de olho é usado principalmente para olhar sinais digitais com o propósito de reconhecer os efeitos da distorção e encontrar sua fonte.

Para demonstrar usando um osciloscópio Tektronix MDO3104, nós conectamos a saída AFG no painel traseiro a um canal de entrada analógico no painel frontal e pressionamos AFG para que uma onda senoidal seja exibida. Em seguida, pressionamos Acquire. Do menu ao fundo, pressionamos a tecla suave que corresponde a Waveform Display. À direita, usamos o botão Multipurpose Knob a para ajustar o osciloscópio para persistência infinita. Vemos uma sucessão de formas de onda um sobre o outro.

É uma questão simples de sondar diferentes localizações em um circuito, olhando para o diagrama do olho, para localizar qualquer problema. Por exemplo, se um cabo tivesse uma falha causada por uma pitada ou dobra, os diagramas oculares observados em ambas as extremidades seriam diferentes, e o cabo poderia ser reparado ou, mais provavelmente, todo o percurso poderia ser substituído.

Idealmente, o diagrama ocular para sinais digitais consistiria em duas linhas paralelas com tempos instantâneos de subida e descida virtualmente invisíveis. No mundo real, mesmo um sinal digital razoavelmente bom e bastante aceitável exibirá alguma variação de amplitude e tempo, que aparecerá como linhas discretas que não estão exatamente onde pertencem, mas que, no entanto, serão suficientes. Se houverem suficientes, áreas escuras aparecerão.

No que diz respeito a identificar anomalias prejudiciais, tudo isto é uma questão de grau. Não há nenhum substituto para olhar para diagramas oculares de bons sinais conhecidos existentes. Um bom plano seria salvar em flash diagramas oculares de sinais tirados em vários pontos de equipamentos digitais em funcionamento adequado.

É importante perceber o que é mostrado em um diagrama ocular e o que não é mostrado. Na transmissão digital, uma sucessão de uns e zeros flui para o receptor. A transmissão pode consistir de uma longa série de uns, uma longa série de zeros, uma seqüência regular ou irregular que se repete periodicamente, uma série quase-randomial ou qualquer combinação. O diagrama oftálmico revelará se tudo funciona como pretendido ou se existem falhas que confundem a transmissão, causando, por exemplo, a recepção de um zero quando um deles foi enviado.

O diagrama oftálmico não revelará se um estado lógico incorreto foi enviado através de um erro de programação ou falha de hardware. No entanto, isto não se aplica onde certos testes estão sendo feitos, como quando um padrão de transmissão é conhecido em ambas as extremidades.

Análise do diagrama ocular produz quantidades impressionantes de informação. A análise do diagrama de olho é valiosa no projeto, depuração e manutenção. À medida que a frequência aumenta, novos problemas surgem. Os fenômenos da linha de transmissão devem ser compreendidos e confrontados, especialmente no que diz respeito à correspondência de impedância. Pequenos erros de fabricação e instalação degradam a impedância característica, e os reflexos e colisões de dados resultantes aumentam a percentagem de erro. Mesmo um ligeiro erro de desenho ou de construção da placa de circuito impresso pode fazer cair uma rede inteira. O método mais viável para identificar e localizar tais falhas é comparar diagramas oculares antes e depois (com respeito ao fluxo de dados).

Quando o fluxo é controlado por um relógio, o osciloscópio pode gerar um diagrama ocular através da sobreposição de segmentos sucessivos. O disparo pode ocorrer em bordas ascendentes ou descendentes. O diagrama de olho resultante desviar-se-á em maior ou menor grau da caixa retangular que corresponderia a uma transmissão perfeita.

A barra superior em um diagrama de olho é o resultado de estados lógicos altos discretos que coincidem verticalmente mas não horizontalmente. A sobreposição de estados lógicos baixos cria a barra inferior contínua. Aqueles X omnipresentes que são uma característica familiar dos diagramas oculares devem-se a bordas ascendentes e descendentes que são sobrepostas em intervalos regulares.

A transmissão digital de alta velocidade é caracterizada pela introdução no sinal de jitter. É de se esperar que um sinal eletrônico seja periódico até certo ponto. O jitter é o desvio desta periodicidade e como tal é prejudicial em termos de fidelidade do sinal. O que aparece na extremidade receptora não é verdadeiro para a intenção na extremidade da transmissão quando há qualquer grau de jitter. Isto aplica-se à amplitude, frequência e fase. Assim, podemos definir o jitter como uma espécie de erro de tempo, uma consequência de erro de tempo de subida e descida. Escusado será dizer que o jitter aparece claramente em um diagrama de olho. A linha de fundo do jitter é que ele vem à existência de uma combinação de interferência entre símbolos, crosstalk, reflexos, efeitos térmicos e vários fenômenos aleatórios que são onipresentes em sistemas eletrônicos.

Uma taxa de bits mais alta sempre se traduz em uma abertura do olho verticalmente menor. Ao mesmo tempo, o erro de timing, como manifestado em jitter, compreende uma fração maior da forma de onda, assim podemos procurar por mais erros de dados.

A terminação de dados nas extremidades da mídia aumenta o número de reflexões de dados, um fato também revelado na aparência do diagrama do olho. As linhas que devem seguir um único caminho tornam-se mais separadas, resultando numa aparência caótica no diagrama ocular, um sinal seguro de que existem problemas no sistema.

Análise do diagrama ocular não é o mesmo que uma investigação da taxa de erros de bit, mas as duas técnicas são frequentemente utilizadas em conjunto.

A taxa de erros de bit (RIC) é calculada como o número de erros de bit por unidade de tempo. Os erros de sincronização de bits são um factor, assim como a distorção, interferência e ruído. O RIC é normalmente expresso como uma percentagem. Ele pode ser automaticamente detectado e exibido em uma leitura alfanumérica, de modo que esta métrica pode ser verificada e registrada no decorrer de inspeções de manutenção de rotina, muitas vezes apontando para o desenvolvimento de problemas antes de uma queda real.

Closamente relacionado é a taxa de erro do pacote (PER). Um pacote é considerado incorreto se ele contém um ou mais bits inválidos. Quadros, blocos e símbolos estão sujeitos a análise semelhante. Na transmissão sem fios, o BER pode estar relacionado com condições meteorológicas adversas ou causas estranhas, tais como a saída sazonal de árvores caducifólias com impacto no caminho do sinal.

A qualidade da transmissão do sinal pode ser verificada através de um bit error ratio tester (BERT), que é um instrumento portátil utilizado para medir os efeitos do ruído, distorção, etc. Incorporados neste instrumento estão um gerador de padrões, um detector de erros, um gerador de sinais de relógio para sincronizar estes blocos, um analisador de comunicação digital para exibir os sinais transmitidos e recebidos, e um equipamento que realiza a conversão eletro-óptica e óptico-elétrica.

O método mais comum de discriminação de sinais é para que a extremidade receptora determine em um determinado momento se o sinal de entrada é maior ou menor que um nível de tensão especificado. Isto determina se o sinal recebido é lógico alto ou lógico baixo.

O ponto de demarcação pode ser deslocado na forma de onda. A solução usual é colocá-lo longe de alto nível, baixo nível, borda ascendente ou descendente. Dessa forma ele estará perto do centro do olho onde pode ser facilmente identificado.

Como uma ferramenta experimental para avaliar dispositivos, circuitos, equipamentos ou redes inteiras, o diagrama do olho é soberbo porque mostra o efeito total de qualquer ruído ou forma de onda devido à interferência de símbolos ou efeitos de EMI. Além disso, esses distúrbios podem ser localizados observando-se mudanças no padrão ocular à medida que a sondagem é movimentada. Mudanças no roteamento de cabos e ajustes de impedância característica irão se sugerir conforme os padrões oculares são estudados.