信號(hào)完整性基礎(chǔ)--信號(hào)質(zhì)量（一）

本章我們開始《信號(hào)完整性基礎(chǔ)》系列第六章節(jié)信號(hào)質(zhì)量相關(guān)知識(shí)的講解。主要和大家分享眼圖、均衡和IBIS模型等相關(guān)知識(shí)。

01 眼圖

眼圖是一系列數(shù)字信號(hào)波形積累而形成的圖形，通過眼圖可以獲得碼間串?dāng)_和噪聲等。通常眼圖顯示兩個(gè)碼元的位寬。通過眼圖可以直觀地判斷傳輸性能的好壞。 信號(hào)電平電壓、上升沿等等不可能每一次都一致，因此很多次信號(hào)的疊加會(huì)導(dǎo)致眼圖信號(hào)變粗，出現(xiàn)模糊。

在電壓信號(hào)上的模糊表現(xiàn)為噪聲，在時(shí)間上的模糊表現(xiàn)為抖動(dòng)，空白區(qū)域表示眼高和眼寬，眼圖交叉點(diǎn)反應(yīng)信號(hào)占空比的大小。

器件的抖動(dòng)輸出主要有兩個(gè)來源，分別是隨機(jī)性抖動(dòng)（RJ）和固定抖動(dòng)（DJ）。DJ的來源包括占空比失真、碼間干擾、串?dāng)_、周期抖動(dòng)，也是我們主要重點(diǎn)去解決的問題。

02 誤碼率

誤碼率簡(jiǎn)稱BER，是衡量系統(tǒng)功能的最終尺度，通常要求小于10E-12。 造成誤碼原因主要有：時(shí)序抖動(dòng)使得實(shí)際邊沿跳變?cè)缬诨蛲碛诶硐胛恢玫竭_(dá)，振幅噪聲使得高電平低于閾值或者低電平高于閾值。 常用的誤碼率計(jì)算方式：瞬態(tài)、bit by bit、統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)方式最常用，通過軟件推導(dǎo)而來。 眼圖中空白區(qū)域表示誤碼率在10E-6以下，通過測(cè)量可以獲得浴盆曲線。常用浴盆曲線直觀地觀察BER。 浴盆曲線會(huì)有兩個(gè)，分別是時(shí)間浴盆曲線和電壓浴盆曲線。分別表示不同時(shí)間和不同電壓下進(jìn)行判決時(shí)的誤碼率。

03編碼方式和AC耦合

常見編碼方式：4B/5B、8B/10B、64B/66B、128B/130B、128B/132B等等，編碼方式不同帶來的效率也不同。PCIE2編碼為8B/10B，PCIE3編碼為128B/130B。

因?yàn)榫€路中存在AC耦合電容，當(dāng)信號(hào)中出現(xiàn)連0或連1時(shí)，電容阻抗增大，就會(huì)導(dǎo)致該序列信號(hào)質(zhì)量問題，可能影響信號(hào)判別。對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼，避免某個(gè)碼型長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)，可以使得信號(hào)持續(xù)工作在高頻，低損耗通過電容。

AC耦合電容主要作阻斷直流，改善鏈路噪聲。同時(shí)也可以用于過壓保護(hù)。

容值通常取10-200nF，過小的電容會(huì)導(dǎo)致信號(hào)畸變。電容過大容易使得在較低的頻率即呈現(xiàn)感性，過多衰減高頻信號(hào)。

理想的電容可以放在線路中的任何位置，對(duì)信號(hào)的影響是一致的。

A、實(shí)際上電容的安裝會(huì)引入寄生參數(shù)，同時(shí)帶來阻抗不連續(xù)。考慮傳輸線會(huì)引入的多種干擾，因此建議將AC耦合電容放置在接收端處。以反射為例，此時(shí)信號(hào)經(jīng)過傳輸線的衰減，同等反射系數(shù)下帶來的反射量更低。 B、如果存在連接器，耦合電容應(yīng)該靠近連接器放置，此時(shí)可以提供過壓保護(hù)，并使得阻抗不連續(xù)的區(qū)域集中。 C、AC耦合電容盡量選擇小封裝，以減小阻抗不連續(xù)區(qū)域的大小，同時(shí)可以適當(dāng)掏空電容底部的銅平面，采用隔層參考等減小阻抗的變化量。

以上就是本期分享的所有內(nèi)容啦，下一期我們接著分享剩余的均衡和IBIS模型。眼圖和均衡是高速信號(hào)設(shè)計(jì)必不可少的驗(yàn)證和調(diào)試手段，大家都去學(xué)習(xí)起來吧。同時(shí)歡迎各位點(diǎn)贊、評(píng)論、轉(zhuǎn)發(fā)分享哦。

審核編輯：湯梓紅