原创 全球第四代示波器述评之十四-高速串行设计的强大工具-Eye Doctor(3)

2009-3-22 09:05 1132 3 3 分类: 消费电子

在接下来的案例中,TX为某3.125Gbps信号源,信道为Lattice的带有24英寸传输线的演示板,RX为示波器的两个通道,即两个标准50欧的负载。图九中左边的眼图为TX端没有预加重时RX端测量到的眼图,右边的眼图为TX采用3.5dB预加重后RX端测量到的眼图,前者眼高为93mV,后者眼高为135mV。可见使用3.5dB预加重后,接收端的眼图得到提升。

图九:使用预加重后接收端眼图质量变好

预加重/去加重是广泛应用于高速串行数据芯片的技术。在芯片设计中,芯片厂商通常提供了多种预加重/去加重的程度与信号幅度,在驱动不同信道时可以灵活选择。

对于高速背板设计,我们可以测量不同传输线长度、不同背板连接器的等等情况的信道模型,用力科示波器直接在TX测量该芯片输出的信号,使用信道仿真功能,计算出RX端的信号、眼图与抖动。然后不断调节芯片的预加重/去加重程度,直到获得最佳的RX端的信号质量。

 

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什么是预加重/去加重仿真?

 

力科的预加重/去加重仿真可以在把未加重信号进行预加重/去加重处理,仿真不同程度的预加重/去加重后的信号。与信道仿真配合,可以实现两个功能:

一,对于IC设计工程师或高速系统设计工程师,可以预先估算芯片的TX端所需的均衡程度

二,对于背板设计工程师,无须修改待测试信号源的预加重或去加重程度,直接测量未作均衡的信号,结合信道仿真功能,计算出多少dB的预加重足以满足该背板设计?或者多少dB的预加重对于某信道可实现最佳的接收端测量结果。

 

什么是删除“加重”?

力科示波器可以把测量到的带有预加重/去加重的信号消除“加重”,得到没有采用“加重”技术的信号。由于采用去加重后的信号的数据相关性抖动DDj会更大些,所以对删除“加重”后的信号来分析其总体抖动、固有抖动更准确。

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图十:力科预加重

去加重仿真的用户界面/

 

 

 

 

什么是均衡器仿真?

 

力科眼图医生支持目前最流行的CTLEFFEDFE三种均衡器。关于这几种均衡器的理论介绍,可参考一些通信理论书籍,在这里仅作简要介绍。

 

CTLE均衡器

 

Continuous Time Linear Equalization均衡器(简称CTLE)即连续时间线性均衡器,是一种常见的线性均衡器。在最新的USB3.0中使用了CTLE均衡器。USB3.0的速度高达5Gbps,在不久的将来会在计算机、消费电子类产品上广泛应用。由于USB3.0的速度很高,当USB电缆较长时,RX端眼图很可能已闭合,这时分析眼图与抖动是没有意义的。使用力科眼图医生的CTLE均衡仿真后,对均衡后信号测量眼图与抖动指标,可以精确的验证其性能。结合力科的信道仿真功能,直接测量USB3.0TX,可以迅速评估不同的信道是否需要均衡?或者均衡后的性能指标。

USB的官方组织规定了USB3.0使用的CTLE均衡器的参数,如下图11左上部分为均衡器的频响,右上方的表格是均衡器的参数,下方是力科示波器中集成了USB3.0的均衡器参数,可方便调用。

CTLE均衡器的优点是功耗低、实现起来很简单、不会增大抖动。

 

 

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USB3.0CTLE均衡器参数设置11

 

 

 

FFE均衡器

Feed Forward Equalization均衡器(简称FFE)是一种常见的模拟均衡器,如下图12所示,由延迟电路(Delay)、乘法器、加法器组成,延迟电路的时间延迟正好是1个比特,Tap系数(tap level)是每一级乘法器(放大器)的增益,输入信号通过每一级处理后相加得到输出波形,即FFE均衡后的波形。

 

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12FFE均衡器示意图

 

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