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做信号链,你需要了解的高速信号知识(三)

发表时间:2024-04-10 09:20:46 浏览:43

高速总线升级迭代的矛盾在于,消费者对性能的需求驱动着信号速率成倍的增长,消费者对便捷性的需求使得传输线无法缩短,消费者对低成本的追求要求PCB板材和传输线不能太贵,这就导致ISI抖动变得越来越严重。均衡(Equalization)就是为了应对ISI抖动,而被广泛应用的黑科技。既然ISI抖动的根源,是传输链路对不同频率信号损耗的差异,均衡就是要想办法补偿掉这个差异,让不同频率信号的幅度都能保持均匀。


根据均衡技术所使用的位置,一般分为发送端均衡(Tx EQ)和接收端均衡(Rx EQ)。


发送端均衡一般采用前向均衡(FFE, Feed Forward Equalization) 技术,用一组移位寄存器配合乘法器和加法器,根据当前bit位r(n)受到前若干bits r(n-1) 、r(n-2) 、r(n-3)…的影响,来修正r(n)的电压值。典型的表达式是:

e(n)=r(n)*k1+r(n-1)*k2+…


这个表达式有N项,就称之为N阶FFE,代表当前bit的电平,受到自身及前(N-1) bits的影响。在高速串行中应用最广泛的“预加重/去加重“(Pre/De-emphasis)技术,就是一个二阶的FFE,它会根据当前bit和前1 bit的逻辑状态,来调整当前bit的电平。


我们来看一个Pre-emphasis的真实案例。当发送端的信号不做任何处理时,发送端眼图是很完美的;一旦信号经过长背板传输之后,严重的ISI抖动会导致眼图几乎闭合(例1)。当发送端增加3.5dB预加重时,会将频率较高的跳变沿信号(Transition Bits,指的是与前一bit逻辑状态不同的bit,如01码型中的1,或110码型中的0等) 的幅度增强3.5dB。这些预先的增强会部分抵消长背板的损耗,从而不同码型的电平在到达接收端时基本相等,ISI抖动就大幅降低了。接收端的眼图无论是眼高眼宽,还是抖动,都有非常明显的改善(例2)。