揭秘串行連接出現(xiàn)問題可能是均衡放大過度

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，補償頻率相關的損耗。發(fā)送均衡電路會調整發(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?。ň獠蛔悖剐盘枱o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)相關抖動有關，會受均衡器所施加均衡量的直接影響。

圖2：調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。左側為適當均衡的眼圖。右側過度均衡的眼圖顯示出雙條帶眼圖沿和位元轉換的幅度過大。在這種情況下，位元轉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