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  Diagrama de ojos 

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El diagrama de ojo o bien patrón de ojo es un procedimiento empleado para el análisis del comportamiento de los links de transmisión. Deja examinar las formas de onda de los pulsos que se extienden en un link de comunicaciones, para conseguir observar sus formas, desfases, niveles de estruendos, potencias de las señales... y con esto querer la distorsión del canal (ISI), la severidad del estruendos o bien interferencia y los fallos de sincronismo en el receptor.

El diagrama de ojo corresponde a un gráfico que muestra la superposición de las diferentes combinaciones posibles de unos y ceros en un rango de tiempo o bien cantidad de bits ciertos. Dichas combinaciones trasmitidas por el link, dejan conseguir las peculiaridades de los pulsos que se extienden por el medio, sean estos a través de fibra óptica, coaxial, par trenzado, links satelitales, etcétera El gráfico se forma sobreponiendo los trazos de la salida del filtro receptor en un osciloscopio.

Por ejemplo, en una secuencia de tres bits hay ocho combinaciones posibles, las que pueden ser observadas en la figura. Se observa que no se consideran las cadenas de tres unos y tres ceros sucesivas, puesto que, debido a la superposición de las otras combinaciones, quedan determinadas implícitamente.

Término del diagrama de ojo

Debido a la capacidad de los diagramas de ojo de representar la superposición de múltiples señales simultáneamente es que son conocidos como patrones multi-valores, puesto que en contraste a las señales medidas por norma general en un osciloscopio, cada punto en el eje del tiempo tiene asociado múltiples niveles de voltaje.

Parámetros del pulso

Definición de los factores del pulso

• Sobretensión superior/inferior: Porcentaje de amplitud sobrante del nivel de 1 (sobretensión superior) o bien 0 (sobretensión inferior).
  
• Vamp: Amplitud del pulso.
  
• Vmax: Amplitud máxima.
  
• Tiempo de subida/bajada: Para conseguirlo, primero se sitúan los niveles de cero y uno lógico, entonces se consigue el tiempo relacionado entre el diez por ciento y noventa por ciento del valor máximo de amplitud del pulso (nivel de 1). El tiempo entre los dos rangos es el que se conoce como tiempo de subida. Del mismo modo se consigue el tiempo de bajada, en el extremo de descenso del pulso.
  
• Intervalo unitario: tiempo entre 2 transiciones de señal lindantes.

Análisis de los factores del ojo

Existen 2 géneros de análisis. El primero se refiere esencialmente al análisis de las diferentes peculiaridades de la manera de onda del pulso. Al paso que el segundo consiste en la comparación de la máscara medida de manera directa en el patrón de ojo con una máscara preestablecida.

Análisis desde las peculiaridades de la manera de onda del pulso

Las peculiaridades a examinar son: el tiempo de subida, tiempo de bajada, sobretensión superior y también inferior y el jitter, que están referidas a 4 propiedades esenciales del Ojo, el nivel de 0, nivel de 1, cruce de amplitud y cruce de tiempo.

Propiedades esenciales del ojo

• Nivel de 1 lógico: Corresponde a la medición del valor promedio del nivel de un uno lógico. Esto es debido a que el diagrama de ojo emplea métodos estadísticos en la construcción del patrón, esto es, se produce un histograma con los diferentes valores del pulso y después se considera una zona reducida del ancho del pulso, con lo que se consigue conseguir el promedio del nivel uno de tal pulso.
  
• Nivel de 0 lógico: Corresponde a medida del valor medio del nivel cero lógico. Del mismo modo que en el caso del nivel de uno las técnicas de medición del nivel de cero son exactamente las mismas.
  
• Cruce de amplitud: se refiere al nivel de voltaje en el que se genera la apertura del ojo y su siguiente cierre.
  
• Cruce de tiempo: se refiere al mismo tiempo en el que se genera la apertura del ojo y su siguiente cierre.
  
• Periodo de bit: periodo entre la apertura y cierre del ojo. Se consigue desde el cruce de amplitud y el cruce de tiempo.
  
• Jitter: Corresponde esencialmente a una desviación de fase respecto de la situación ideal en el tiempo de una señal digital que se extiende en un canal de transmisión. Es un efecto totalmente indeseable en cualquier sistema de comunicaciones por el hecho de que introduce una serie de inconvenientes al canal, que de no ser tratado apropiadamente puede degradar totalmente la calidad y desempeño del link.

Término de máscara

Análisis desde comparación de máscara

Las máscaras preestablecidas definen zonas concretas en el diagrama de ojo, en las que los pulsos o bien ondas no deben introducirse. Dichas máscaras son realmente útiles, por medio de ellas se detallan zonas no toleradas para las señales. Con esto se consigue preestablecer un diseño inmejorable de links que cumplan ciertas peculiaridades, en tanto que si la señal digital que se extiende por el canal se introduce en tales zonas, se observa meridianamente inconvenientes y fallos en la transmisión.

Análisis de las propiedades de la señal

En presencia de ISI, cuando el pulso no satisface el criterio de Nyquist, el diagrama tenderá a cerrarse verticalmente. Para una transmisión sin fallos en ausencia de estruendos, el ojo debe sostener cierta apertura vertical (a), o bien de lo contrario van a existir señales de interferencia entre símbolos que provocarán fallos. Cuando el ojo no esté plenamente cerrado, la interferencia entre símbolos reducirá el valor del estruendos aditivo aceptable. En consecuencia, cuanto mayor apertura vertical, mayor inmunidad frente al estruendos. El momento perfecto de muestreo va a ser el punto de máxima apertura vertical del ojo, mas esto jamás puede ser conseguido de forma precisa por un sistema práctico de restauración de sincronismo. De ahí que, la apertura horizontal del ojo (b) es asimismo esencial desde el punto de vista práctico. Cuanto mayor sea la pendiente (c), mayor sensibilidad va a tener el sistema a fallos cometidos en la restauración del sincronismo (fallos en el cálculo del momento de muestreo).

Diagrama de ojo de una modulación PSK.

Señal de televisión

En medidas de señal de TV, la amplitud, el tiempo de subida y el jitter vienen definidos por la SMPTE 259M.

MedidaSMPTE 259MAmplitud0.8 Voltios ± diez por ciento Tiempo de subidadel veinte por ciento al ochenta por ciento (de 0,4 ns a uno con cinco ns)Jitter<0.2 UI p-p, diez Hz HPFIntervalo unitarioNTSC: siete con cero ns

PAL: cinco con seis ns

Las mediciones de tiempo de subida se efectúan desde el veinte por ciento a ochenta por ciento en puntos convenientes para los dispositivos de lógica ECL. Pues la señal de serie cuenta con más o menos un tiempo de subida de 1 ns, la medición habrá de ser ajustado por la próxima fórmula:

Ta=Tm2-0,5Ts2

Donde:

Ta: tiempo de subida actual

Tm: tiempo de subida medido

Ts: tiempo de subida del campo de aplicación: Ejemplo:

Con un alcance diez a noventa por ciento del tiempo de subida de diez ns, un tiempo de subida medido de doce ns señalaría una forma de onda de serie real de veinte a ochenta por ciento del tiempo de subida de 0,97 ns.

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