本文將討論信號集成和硬件工程師在設計或調(diào)試速度高達幾個Gb每秒的連接時所面臨的挑戰(zhàn)。無論是進行下一代高分辨率視頻顯示、醫(yī)學成像、數(shù)據(jù)存儲或是在最新的高速以太網(wǎng)和電信協(xié)議中，我們都面臨相同的信號集成挑戰(zhàn)。本系列文章從過度均衡開始討論。

現(xiàn)代專用集成電路（ASIC）中的串行器與解串器（SERDES）與現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）通常能夠獲得損耗最多30dB的優(yōu)異的跨信道連接性能。更長或損耗更大的信道通常需要重定時器或中繼器等信號調(diào)節(jié)器的幫助。這些器件能夠補償長信道的影響，為系統(tǒng)提供驅(qū)動額外距離的必要能力。

中繼器或重定時器的一項主要功能是補償信道的插入損耗。這一功能可以分解為接收均衡和發(fā)送均衡。接收均衡電路通常由連續(xù)時間線性均衡器（CTLE）組成，偶爾由判決反饋均衡器（DFE）組成。去加重或有限脈沖響應濾波器（FIR）是發(fā)送均衡電路的通常選項。接收均衡電路為長信道進行放大信號，補償頻率相關(guān)的損耗。發(fā)送均衡電路會調(diào)整發(fā)射信號的形狀，使信號在經(jīng)過信道減弱后更容易恢復。

對于接收均衡和發(fā)送均衡而言，施加適量均衡非常重要。施加的均衡太小（均衡不足）會使信號無法完全恢復。但施加過多均衡（均衡過度）也會出現(xiàn)問題，因為過度均衡波形會干擾接收器恢復數(shù)據(jù)的能力。

圖1為眼圖的兩個例子。一個眼圖為信道進行了合適的調(diào)整（左圖），而另一個眼圖則顯示了過度均衡的信號（右圖）。

圖1：調(diào)整適當眼圖與過度均衡眼圖

兩幅眼圖在0V交匯處差異最大。右側(cè)過度均衡的眼圖顯示上升沿和下降沿均有分離。這一現(xiàn)象通常稱為“雙條帶”。雙條帶會干擾接收器正常探測頻率或與輸入數(shù)據(jù)保持正確相位關(guān)系的能力。

使用示波器的抖動分解功能，可以在圖2中看到過度均衡的眼圖是如何顯示雙峰抖動內(nèi)容的。換而言之，抖動分布在兩個頻率上，平均值為數(shù)據(jù)速率，而非實際數(shù)據(jù)速率本身。進一步的測試表明，這一雙峰抖動分布與數(shù)據(jù)相關(guān)抖動有關(guān)，會受均衡器所施加均衡量的直接影響。

圖2：調(diào)整適當與過度均衡眼圖的抖動分解

過度均衡會有多種體現(xiàn)方式；圖3為更經(jīng)典的例子。左側(cè)為適當均衡的眼圖。右側(cè)過度均衡的眼圖顯示出雙條帶眼圖沿和位元轉(zhuǎn)換的幅度過大。在這種情況下，位元轉(zhuǎn)換的過大幅度會導致與系統(tǒng)規(guī)格發(fā)生邏輯高和邏輯低電平相容性的匹配問題。還要注意抖動輪廓之間的差異。

圖3：過度均衡的另一種體現(xiàn)方式——過沖雙條帶

在為了獲得最佳性能而調(diào)整和優(yōu)化連接時，記住水平和垂直方向的眼圖。很容易會將其中一個最大化，但是一定要避免過度均衡信號，否則會增大誤碼率。下一期文章將討論反射方面的問題——何為反射，以及工程師如何降低高速系統(tǒng)中反射的影響。訂閱模擬接線，在第二篇博文發(fā)表時獲得郵件通知。

其他信息

下載應用注解：

“40GbE nPPI/SFF-8431應用中DS125BR820線性中繼器的使用。”

“為SFF-8431 SFP+應用選擇TI SigCon器件。”

“PCIe Gen 3.0插入卡合規(guī)環(huán)境中使用的高級線性中繼器。”