Ett ögondiagram används inom elektroteknik för att få en bra uppfattning om signalkvaliteten i den digitala domänen. För att generera en vågform som är analog med ett ögondiagram kan vi tillämpa oändlig persistens på olika analoga signaler samt på kvasidigitala signaler som t.ex. fyrkantsvåg och puls som syntetiseras av en arbiträr frekvensgenerator (AFG).

Ögondiagrammet har fått sitt namn från det faktum att det har utseendet av ett mänskligt öga. Det skapas helt enkelt genom att överlagra på varandra följande vågformer för att bilda en sammansatt bild. Ögondiagrammet används främst för att titta på digitala signaler i syfte att känna igen effekterna av distorsion och hitta dess källa.

För att demonstrera med hjälp av ett Tektronix MDO3104 oscilloskop ansluter vi AFG-utgången på baksidan till en analog ingångskanal på frontpanelen och trycker på AFG så att en sinusvåg visas. Sedan trycker vi på Acquire. Från menyn längst ner trycker vi på den mjuka tangenten som motsvarar Waveform Display. Till höger använder vi Multipurpose Knob a för att ställa in oscilloskopet för oändlig uthållighet. Vi ser en följd av vågformer som visas på varandra.

Det är enkelt att undersöka olika ställen i en krets, genom att titta på ögondiagrammet, för att lokalisera eventuella problem. Om till exempel en kabelsträcka skulle ha ett fel orsakat av klämning eller knäckning, skulle ögondiagrammen som observeras i båda ändarna skilja sig åt, och kabeln skulle kunna repareras eller, mer troligt, hela sträckan skulle kunna bytas ut.

I själva verket skulle ögondiagrammet för digitala signaler bestå av två parallella linjer med en ögonblicklig upp- och nedgångstid som är praktiskt taget osynlig. I den verkliga världen kommer även en någorlunda bra och helt acceptabel digital signal att uppvisa en viss amplitud- och tidsvariation, vilket kommer att visa sig som diskreta linjer som inte ligger exakt där de hör hemma, men som ändå räcker. Om det finns tillräckligt många av dem kommer mörka områden att dyka upp.

För att identifiera skadliga anomalier är allt detta en fråga om grad. Det finns ingen ersättning för att titta på ögondiagram av befintliga kända goda signaler. En bra plan skulle vara att på flash-enheter spara ögondiagram från signaler tagna vid olika punkter i korrekt fungerande digital utrustning.

Det är viktigt att inse vad som visas i ett ögondiagram och vad som inte visas. Vid digital överföring flödar en följd av ettor och nollor till mottagaren. Överföringen kan bestå av en lång serie ettor, en lång serie nollor, en regelbunden eller oregelbunden sekvens som upprepas periodiskt, en kvasirandomserie eller någon kombination. Ögondiagrammet avslöjar om allt fungerar som avsett eller om det finns fel som förvränger överföringen, vilket till exempel leder till att en nolla tas emot när en etta har skickats.

Ögondiagrammet avslöjar inte om ett felaktigt logiskt tillstånd har skickats på grund av ett programmeringsfel eller ett hårdvarufel. Detta gäller dock inte när vissa tester görs, t.ex. när ett sändningsmönster är känt i båda ändarna.

Ågdiagramanalys ger imponerande mängder information. Analys av ögondiagram är värdefull vid konstruktion, felsökning och underhåll. När frekvensen ökar dyker nya frågor upp. Överföringsledningsfenomen måste förstås och konfronteras, särskilt när det gäller impedansanpassning. Små tillverknings- och installationsfel försämrar den karakteristiska impedansen, och de resulterande datareflektionerna och kollisionerna ökar felprocenten. Även små felkonstruktioner av PCB-spår eller konstruktionsfel kan få ett helt nät att falla samman. Den mest gångbara metoden för att identifiera och lokalisera sådana fel är att jämföra ögondiagram före och efter (med avseende på dataströmmen).

När flödet styrs av en klocka kan oscilloskopet generera ett ögondiagram genom att överlagra på varandra följande segment. Utlösning kan ske vid stigande eller fallande kanter. Det resulterande ögondiagrammet kommer att avvika i större eller mindre grad från den rektangulära box som skulle motsvara en perfekt överföring.

Den översta stapeln i ett ögondiagram är resultatet av diskreta höga logiska tillstånd som sammanfaller vertikalt men inte horisontellt. Överlappande låga logiska tillstånd skapar den kontinuerliga nedre strecket. De allestädes närvarande X som är ett välkänt inslag i ögondiagram beror på stigande och fallande kanter som överlagras med jämna mellanrum.

Digitala överföringar med hög hastighet kännetecknas av att jitter introduceras i signalen. Man kan förvänta sig att en elektronisk signal kommer att vara periodisk i viss utsträckning. Jitter är avvikelsen från denna periodicitet och som sådan är den skadlig när det gäller signalens tillförlitlighet. Det som visas i den mottagande delen av signalen är inte riktigt sant i förhållande till avsikten i den sändande delen av signalen när det finns någon grad av jitter. Detta gäller amplitud, frekvens och fas. Följaktligen kan vi definiera jitter som ett slags tidsfel, en följd av fel i stignings- och falltid. Det säger sig självt att jitter syns tydligt i ett ögondiagram. Det viktigaste om jitter är att det uppstår genom en kombination av interferens mellan symboler, överhörning, reflektioner, termiska effekter och olika slumpmässiga fenomen som är allestädes närvarande i elektroniska system.

En högre bithastighet översätts alltid till en vertikalt mindre ögonöppning. Samtidigt omfattar tidsfel som manifesteras i jitter en större del av vågformen, så vi kan leta efter fler datafel.

Svaga termineringar vid mediaändarna ökar antalet datareflektioner, ett faktum som också avslöjas i ögondiagrammets utseende. Linjer som borde följa en enda väg blir mer separerade, vilket resulterar i ett kaotiskt utseende i ögendiagrammet, ett säkert tecken på att det finns problem i systemet.

Ågendiagramanalys är inte samma sak som en undersökning av bitfelsfrekvensen, men de två teknikerna används ofta tillsammans.

Bitfelsfrekvensen (BER) beräknas som antalet bitfel per tidsenhet. Bit-synkroniseringsfel är en faktor, liksom distorsion, interferens och brus. BER uttrycks vanligen i procent. Det kan upptäckas automatiskt och visas i en alfanumerisk avläsning, så detta mått kan kontrolleras och loggas i samband med rutinmässiga underhållsinspektioner, vilket ofta pekar på framväxande problem som föregår ett faktiskt avbrott.

Närbesläktad är paketfelsfrekvensen (PER). Ett paket anses vara felaktigt om det innehåller en eller flera ogiltiga bitar. Ramar, block och symboler är föremål för en liknande analys. Vid trådlös överföring kan BER vara relaterat till ogynnsamma väderförhållanden eller udda orsaker som säsongsmässiga bortfall av lövträd som påverkar signalvägen.

Kvaliteten på signalöverföringen kan kontrolleras med hjälp av en bit error ratio tester (BERT), som är ett bärbart instrument som används för att mäta effekterna av buller, distorsion osv. I detta instrument ingår en mönstergenerator, en feldetektor, en klocksignalsgenerator för att synkronisera dessa block, en digital kommunikationsanalysator för att visa överförda och mottagna signaler samt utrustning som utför konvertering från elektrisk till optisk och från optisk till elektrisk omvandling.

Den vanligaste metoden för signaldiskriminering är att den mottagande änden vid ett visst ögonblick fastställer om den inkommande signalen är högre eller lägre än en specificerad spänningsnivå. Detta avgör om den mottagna signalen är logiskt hög eller logiskt låg.

Demarkationspunkten kan flyttas runt på vågformen. Den vanliga lösningen är att placera den bort från hög nivå, låg nivå, stigande kant eller fallande kant. På så sätt kommer den att ligga nära ögats centrum där den lätt kan identifieras.

Som ett experimentellt verktyg för att utvärdera enheter, kretsar, utrustning eller hela nätverk är ögondiagrammet suveränt eftersom det visar den totala effekten av alla brus eller vågformer på grund av intersymbolinterferens eller EMI-effekter. Dessutom kan dessa störningar lokaliseras genom att observera förändringar i ögonmönstret när probningen flyttas runt. Förändringar i kabeldragningen och justeringar av den karakteristiska impedansen kommer att föreslå sig själva när ögonmönstren studeras.