标签: 均衡器

CTLE是什么 ？上篇文章也提到了，直白的翻译为连续时间线性均衡。它是在接收端芯片上的一种技术。之前也提到了， CTLE的作用 可以在传输损耗较大的链路，有效的改善接收端眼图的性能。   对于有过高速串行信号仿真经验的同行来说，最经常看到它的地方是IBIS-AMI的模型，以XILINX的V7芯片的ibis-ami模型为例，一般有以下对CTLE的描述：   ​ ​ 很多初学的同行在对接收端的模型进行参数调节的时候，是不是一看到了“AUTO”的字眼，就马上选上，然后静静的等着之前闭合的接收端眼图慢慢张开，然后就会在结论中给出“接收端模型采用AUTO的自适应均衡即可满足要求”。的确，软件就是软件，做得越自动化越能提高仿真的效率，软件对CTLE的自动算法，的确能在确定通道频域特性的情况下优化出CTLE的响应，使得RX的接收频域特性达到最优，这样的话，时序和频域的波形就会变好了。 但是，如果真的要问CTLE为什么能使原本闭合的眼图张开，或者上述ibis-ami模型关于CTLE的参数是什么意思，均衡器CTLE的原理是什么，这可能会难倒相当一部分人吧。好吧，我们喜欢从结果出发，那就先来看看加入CTLE后的效果吧。 我们选择PCIE3.0协议的CTLE模型进行探讨，该模型的描述如下所示：   看到它实际上是频率和（幅度）dB值的关系曲线，我们先不管它的作用，先通过数学对下面的公式分析下：   首先我们知道，当s=0时，H（0）=ADC，也就是当频率为0的时候也就是直流的时候，实际上幅度是一个负的增益（常数），当频率在一个比较高（趋向无穷大）时，H为趋向于负无穷大；实际上曲线变化频段的部分是由公式上两个pole点来控制，我们一般称为极点或者peak点。根据该公式的数学运算，在两个pole点之间会出现该曲线的一个最大值。这样我们就通过增益，零点，极点来定义了一个频域响应了。 因此CTLE曲线就是一个在低频时增益衰减为常数，然后随着频率升高慢慢衰减变小，但是过了一个较高频率之后，衰减又开始慢慢变大的效果。其实我们想利用的频段是前两部分：在低频时候常数增益衰减，然后随着频率升高慢慢衰减变小的频段。然后我们能下这么一个结论，实际上，在起作用的频段内，CTLE是一个高通滤波器。 那我们来看看CTLE对于通道的作用吧。 当PCIE3.0的传输通道达到如下损耗时，接收端眼图已经全部闭合。   然后我们加入一个-12db-ADC的CTLE均衡，眼图变成了下面的样子。   这时我们再去关注RX端的频率响应，加入CTLE前后的RX端损耗对比如下：   想不到有均衡之后的接收端损耗曲线竟然全频段都在无CTLE均衡的下面，说明均衡后的损耗总体都比无均衡的要差。

说完CTLE之后，大家不用猜都知道会讲FFE。的确，FFE（Feed Forward Equalization前向反馈均衡）和前面CTLE有一些相似之处，它们都是模拟的均衡器，同时也是线性的。当然说模拟，线性什么的比较抽象，实际上我认为它们还有更大的相似之处，先卖个关子，下面会描述到。 还是按照上图这个结构分析，FFE的位置在发送端，它是利用波形本身来校正接收到的信号，而不是用波形的阈值(判决逻辑1或0 )进行校正。均衡器FFE的作用基本上类似于 FIR（有限脉冲响应）滤波器，它在校正当前比特电压时，使用的是前一个比特和当前比特的电压电平，加上校正因子(抽头系数)，来校正当前比特的电压电平。一句话，就是当使用FFE时，是对实际采集到的波形执行均衡算法。 那这种对发送的波形进行移位的加加减减，对接收端眼图真的会有改善吗？我们还是以仿真来说明下吧，仿真的速率为25Gbps，其中传输通道损耗如下： 无FFE均衡时发送波形和接收眼图如下： FFE均衡时发送波形和接收眼图如下： 的确，使用加加减减之后奇怪波形作为发送端时，接收端眼图可以张开，反而采用原来正儿八经的波形发送，眼图却是闭合。 我们来看看接收端的波形，看看两者差异在哪？ 原来眼图闭合的原因和上期的CTLE文章类似，都是由于在长0或长1之后的变化位无法跨过本身的电平门限，也就是说在低频数据之后的高频变换数据由于衰减比较多，因此幅度无法从低频的高电压位拉到相反的正确电平范围内，因此导致“1”不到“1”，“0”不到“0”的情况，眼图自然就闭合了。 为什么文章开头说FFE和CTLE有更大的相似之处？在哪呢？我们把数据波形通过傅里叶变换转到频域上看，大家就知道了。 FFE均衡与否发送端数据和接收端数据的频域幅度分布如下： 原来，在发送端进行FFE均衡后，其实也相当于一个低通滤波器的效果，事先就把发送信号的低频部分衰减，这样的话在接收端高频和低频幅度的差异就变小了，因此有效的解决了ISI的问题，就能得到张开的眼图。

CTLE是什么？上篇文章也提到了，直白的翻译为连续时间线性均衡。它是在接收端芯片上的一种技术。之前也提到了，CTLE的作用可以在传输损耗较大的链路，有效的改善接收端眼图的性能。 对于有过高速串行信号仿真经验的同行来说，最经常看到它的地方是IBIS-AMI的模型，以XILINX的V7芯片的ibis-ami模型为例，一般有以下对CTLE的描述： 很多初学的同行在对接收端的模型进行参数调节的时候，是不是一看到了“AUTO”的字眼，就马上选上，然后静静的等着之前闭合的接收端眼图慢慢张开，然后就会在结论中给出“接收端模型采用AUTO的自适应均衡即可满足要求”。的确，软件就是软件，做得越自动化越能提高仿真的效率，软件对CTLE的自动算法，的确能在确定通道频域特性的情况下优化出CTLE的响应，使得RX的接收频域特性达到最优，这样的话，时序和频域的波形就会变好了。 但是，如果真的要问CTLE为什么能使原本闭合的眼图张开，或者上述ibis-ami模型关于CTLE的参数是什么意思，均衡器CTLE的原理是什么，这可能会难倒相当一部分人吧。好吧，我们喜欢从结果出发，那就先来看看加入CTLE后的效果吧。 我们选择PCIE3.0协议的CTLE模型进行探讨，该模型的描述如下所示： 看到它实际上是频率和（幅度）dB值的关系曲线，我们先不管它的作用，先通过数学对下面的公式分析下： 首先我们知道，当s=0时，H（0）=ADC，也就是当频率为0的时候也就是直流的时候，实际上幅度是一个负的增益（常数），当频率在一个比较高（趋向无穷大）时，H为趋向于负无穷大；实际上曲线变化频段的部分是由公式上两个pole点来控制，我们一般称为极点或者peak点。根据该公式的数学运算，在两个pole点之间会出现该曲线的一个最大值。这样我们就通过增益，零点，极点来定义了一个频域响应了。 因此CTLE曲线就是一个在低频时增益衰减为常数，然后随着频率升高慢慢衰减变小，但是过了一个较高频率之后，衰减又开始慢慢变大的效果。其实我们想利用的频段是前两部分：在低频时候常数增益衰减，然后随着频率升高慢慢衰减变小的频段。然后我们能下这么一个结论，实际上，在起作用的频段内，CTLE是一个高通滤波器。 那我们来看看CTLE对于通道的作用吧。 当PCIE3.0的传输通道达到如下损耗时，接收端眼图已经全部闭合。 然后我们加入一个-12db-ADC的CTLE均衡，眼图变成了下面的样子。 这时我们再去关注RX端的频率响应，加入CTLE前后的RX端损耗对比如下： 想不到有均衡之后的接收端损耗曲线竟然全频段都在无CTLE均衡的下面，说明均衡后的损耗总体都比无均衡的要差。

去年秋季，我写了一篇有关能源之星新版(V2.0)音频/视频产品(AV)规范的博客（参见：能源之星最新发布的音频/视频能效规范将不断提高节能水平 – 第I部分和第II部分）。7月底，该规范的Tier 2要求将正式生效。这将会对消费类AV产品产生重大影响，将提出包括自动断电、睡眠模式和放大器效率在内的新的能效性能要求。 Tier1规范对大部分非消费类（即商用）产品都产生了极大的影响，因为它只对消费类产品作出了其待机功耗必须低于1 W的要求。但是，Tier 2将对消费类产品和商用产品提出完全一样的要求。 下表包含了将于2010年7月30日生效的Tier 2要求。 表1：能效要求汇总   产品    要求     Tier 1（2009年11月）    Tier 2（2010年7月）    Tier 3（2012年3月） 消费类AV产品    待机功耗限值 = 1W     •    睡眠模式功耗限值（基本产品、IP网络） •    自动断电(APD)要求 •    产品功能性功耗限值（显示屏、IP网络、光盘播放器） •    放大器效率要求（小型、中型和大型） •    所有产品（如果带APD禁用选项）的空闲功耗限值     •    睡眠模式功耗限值（基本产品、IP网络） •    自动断电(APD)要求 •    更为严格的产品功能性功耗限值（显示屏、IP网络、光盘播放器） •    更为严格的放大器效率要求（小型、中型和大型） •    所有产品（如果带APD禁用选项）的空闲功耗限值 专业及商用AV产品    •    睡眠模式功耗限值（基本产品、IP网络） •    自动断电要求（对于数字信号处理器，这是唯一的要求） •    产品功能性功耗限值（显示屏、IP网络、光盘播放器） •    放大器效率要求（小型、中型和大型） •    所有产品（如果带APD禁用选项）的空闲功耗限值                 资料来源：能源之星 能源之星消费类AV产品类别涵盖以下产品： •    盒式录音机 •    CD播放器/转录器 •    CD录音机/刻录机 •    时钟收音机 •    DVD和蓝光播放器*产品 •    均衡器 •    激光影碟机 •    迷你和迷笛系统 •    MD播放器 •    有源扬声器 •    支架系统 •    立体声放大器/前置放大器 •    立体声收音机 •    台式收音机和调谐器 *蓝光播放器是V2.0新增产品。 有关具体Tier 2要求的信息，请访问能源之星的家用音频和DVD关键产品标准页面。