PAM4信號的一些測試和測量方面的挑戰(zhàn)

PAM4編碼提供了串行加倍比特率的優(yōu)勢數(shù)據(jù)通道，通過將電壓電平從2增加到4來實(shí)現(xiàn)。這是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的調(diào)制方案，所以毫無疑問它會帶來一些測試和測量方面的挑戰(zhàn)。

想象一下，如果你愿意的話，可以使用普通的NRZ眼圖，這是一個(gè)理想的調(diào)整方案。它沒有抖動(dòng)，只有有限的上升和下降時(shí)間。

PAM4信號討論中經(jīng)常出現(xiàn)的第一件事是：如何恢復(fù)時(shí)鐘?在NRZ信號的情況下，時(shí)鐘恢復(fù)的目的是精確定位交叉點(diǎn)或信號超過閾值的位置(參見圖1中左側(cè)的綠色圓圈) 。

圖1PAM4信號帶來的主要測試挑戰(zhàn)

使用PAM4信號時(shí)，它是一個(gè)類似的情況除了有四個(gè)電壓電平而不是兩個(gè)電壓電平的事實(shí)。兩個(gè)中間級別意味著更多的信號轉(zhuǎn)換：從底層到下一層更高，從第三層到第三層，從第三層到頂部(藍(lán)色軌跡c，b和a分別) ，在圖)中。

藍(lán)色跡線b與覆蓋整個(gè)幅度范圍的黑色跡線(在綠色圓圈處)相交。有些轉(zhuǎn)換根本不會超過任何閾值(頂部和底部三分之一處的藍(lán)色跡線)，但可能沒有那些轉(zhuǎn)換超過閾值的轉(zhuǎn)換數(shù)量。因此，考慮到這些轉(zhuǎn)換，可以假設(shè)傳統(tǒng)的時(shí)鐘恢復(fù)是足夠的。但是然后有從底層到第二層的轉(zhuǎn)換，從頂層到第二層的轉(zhuǎn)換(黃色跡線)。即使在完美的世界中，這些過渡也不會在與其他過渡相同的地方(綠色圓圈)超過閾值。因此，問題是這些轉(zhuǎn)變是否會影響時(shí)鐘恢復(fù)?它們會導(dǎo)致時(shí)鐘抖動(dòng)嗎?

答案是“不是真的”。如果我們假設(shè)綠色圓圈的左右兩側(cè)的過渡數(shù)量大致相等，并且比綠色圓圈中的任何一個(gè)過渡更多，那么左右兩個(gè)黃色交叉點(diǎn)相互抵消。傳統(tǒng)的時(shí)鐘恢復(fù)工作正常。

說到抖動(dòng)，那些黃色交叉口與綠色圓圈的理想交叉位置的接近確實(shí)引發(fā)了問題。參考圖右側(cè)的小紅色箭頭，如果習(xí)慣于分析NRZ信號，那些時(shí)間間隙確實(shí)看起來像抖動(dòng)。

如何分析抖動(dòng)PAM4信號?首先，讓我們不要忘記分析抖動(dòng)的最終目的，即確定我們預(yù)測的誤碼率。我們想知道我們需要對信號進(jìn)行采樣以最大限度地減少誤碼(理想情況下，在三只眼睛中心的紅色十字處)。因此，我們真正關(guān)心的是眼睛寬度和接收器中采樣器的位置。構(gòu)建眼睛的軌跡數(shù)量不是問題，而是在給定誤碼率下的眼睛寬度，而不是對交叉口正在發(fā)生的情況進(jìn)行深入分析。另一個(gè)挑戰(zhàn)是PAM4領(lǐng)域是噪音容限。我們擁有33%的幅度，而不是具有完整的幅度范圍。因此，噪聲分析變得更加重要。正如我們想要了解給定BER下的眼寬以了解水平采樣器的最佳位置，我們還需要知道垂直放置它的位置。給定BER下的眼高是另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。最后，與NRZ相比，PAM4的某些新特性是線性概念。在NRZ中，只有兩個(gè)振幅水平需要擔(dān)心，而PAM4給出了這兩個(gè)中間振幅水平。距離a，b和c是否相同，以便水平均勻分布，我們所有三只眼睛都有最大開口? a = b = c嗎?這就是PAM4背景下“線性”的含義。