预减轻敌对衡是高速串行互连中改善 信号 质量,减小误码率的一项关键措施。在GHz以上长距离高速串行互连中,仅仅做好通道的提升远远不够,还须要调整预减轻敌对衡 参数 能力成功数据的牢靠传输。在工程设计中,有两种广泛存在的意识误区:
1)以为通道设计中的不理想起因都能经过平衡启动有效补偿。
2)片面强调平衡增益的dB值,以为通道衰减了多少dB 就要经过平衡补偿多少dB,而不思考不同平衡模式的特性。这些意识误区或许造成通道设计的不完善,形成平衡参数调整起来艰巨,或造成调整平衡参数时方向性的失误,长期间找不到适合的平衡参数。正确性能和提升平衡参数,须要对平衡原理有深化的了解。了解不同平衡模式的特点,能力有针对性地对参数启动调整。
10.1互连中的信号畸变
典型的高速串行互连系统如图10-1所示,包括发送器TX、互连通道、 接纳器 RX。高速互连的发送器TX和接纳器RX中往往蕴含十分复杂的性能电路,发送器内或许蕴含复杂的锁相环电路、预减轻(或去减轻)电路等,接纳器或许内置 可变增益加大器 (VGA)、CDR 时钟 复原电路、线性平衡电路(CTLE)、反应裁决平衡电路(DFE)等。互连通道或许会蕴含传输线、过孔、 衔接器 、 耦合 电容 等。整个互连系统中任何一部分不理想的起因都或许会影响信号的传输, 芯片制作 商对高速互连的TX和RX都会启动细心的提升设计以顺应数据的高速传输,而互连通道的提升设计须要在 PCB设计 阶段成功。
信号经过互连通道的环节中,反射、串扰、介质损耗、导体损耗、辐射等都会惹起信号能量损失。理论辐射损耗对信号自身的影响可以疏忽不计。反射和串扰可以经过阻抗的延续性提升以及层叠结构规划布线等模式启动有效的克服,本章不探讨相关内容。介质损耗和导体损耗对高速串行互连影响极大,尤其在通道较长的状况下,两种损耗是数据传输的关键瓶颈。图10-2显示了摆幅为1V的10.3125 Gbps差分信号经过一条30英寸长的互连通道前后信号波形的变动,能量的损耗使信号经过互连通道后发生了重大的畸变。最显著的两个特征是信号边际变缓,摆幅减小。
从时域波形上看,互连通道损耗对信号的影响和码型无关。关于“1”、“0”交替的相似时钟信号,损耗关键使信号的摆幅减小,如图10-3中左侧椭圆标记部分所示。关于随机码信号,高电平或低电平幅度能抵达多大,和该bit位前面的数据无关,图10-3中显示了两个从“0”跳变到“1”,但高电平幅度不分歧的状况。第一种数据组合为“0001”,第二种数据组合为“1101”,虽然都是从“0”跳变到“1”,然而因为前面两个bit位数据不同,跳变后能到达的高电平幅度不一样,这是一种典型的码间搅扰(ISI)现象。码间搅扰造成的高下电平幅度的不确定性,肯定影响接纳信号的眼图高度,使眼高变小,重大状况下甚至齐全闭合。
码间搅扰不只影响信号的幅度,还影响信号的边际位置。图10-4中同时显示了3种数据组合状况下的信号波形,a图为完整码型的波形,b图为部分加大图。无论是回升沿还是降低沿,码型不同,边际出现的位置也不同,因为传输数据的随机性,信号边际出现的时辰在期间轴上会占肯定的宽度,这就是衰减惹起的颤抖,颤抖造成接纳信号眼图宽度减小。当通道损耗十分大时,信号被重大衰减,眼图或许会齐全闭合,图10-5显示了摆幅为1V 的10.3125 Gbps差分信号经过30英寸长的互连通道后的眼图,因为衰减过大,眼图已齐全闭合。
因此,损耗惹起的信号波形畸变在高速串行互连中是十分重大的疑问,尤其在长距离互连中,比如经过背板互连的通道长度或许会超越1m,这时肯定借助平衡技术来补偿信号的衰减。
以上内容来自行业内驰名专家——于博士,著述“ 信号完整性揭秘-于博士SI设计手记 ”书中第十章第一节!