最新的高速信號虛擬探測和均衡技術(shù)
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在高速serdes系統(tǒng)中， PCB的長距離傳輸線、連接器、過孔的阻抗不連續(xù)等因素對信號造成很大衰耗，比如6.25Gb/s的信號在FR4上走25英寸或者更遠(yuǎn)之后的眼圖已經(jīng)無法張開，為了解決這種衰耗問題，往往有兩種方法，一種是在發(fā)射端使用預(yù)加重技術(shù)，一種是在接收端使用均衡技術(shù)。
由于在SERDES接收芯片內(nèi)部集成了均衡器，以補(bǔ)償信號的過大衰減，但是測試時，直接測量接收端的信號基本沒有意義，因為這根本無法代表接收信號的真實性能。在示波器內(nèi)部集成濾波器，讓客戶訂制濾波功能來仿真接收芯片的均衡特性，是目前高速測試的解決方案之一。
中興通訊EDA高速實驗室作為公司的高速測試平臺，解決過E1業(yè)務(wù)板、以太網(wǎng)口、千兆光口、高速互聯(lián)系統(tǒng)等眾多問題，對均衡測試等前沿技術(shù)也進(jìn)行了研究，本實驗室將以LeCroy的SDA6000A（帶寬6GHz，20GS/s）為例，介紹最新的高速串行信號虛擬探測和均衡技術(shù)。SDA6000A的虛擬探測和均衡分析工具叫Eye Doctor，它是一個集成在LeCroy示波器內(nèi)部的功能強(qiáng)大的軟件包。
2. 使用Eye Doctor進(jìn)行高速信號測試
一、Eye Doctor功能介紹
虛擬探測：
允許在系統(tǒng)的任何一個比較方便位置測試，然后反映出其他位置的波形。這些位置包括測試系統(tǒng)中不能探測的位置，比如芯片內(nèi)部。
可以提高測試精度：把儀器、探頭、夾具帶來的影響去掉；在信號最強(qiáng)的地方（通常是發(fā)射端）進(jìn)行測試，然后推算出信號較弱地方的波形，而在發(fā)送端測試有更高的信噪比，比直接在接收端測試效果更好。
使用通用的S參數(shù)作為模擬器的語言（S參數(shù)可以用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或者仿真建模軟件提取）。
接收均衡器模擬：
高速串行芯片往往嵌入了接收均衡器，通過示波器的均衡模擬技術(shù)復(fù)現(xiàn)信號，可以反映出系統(tǒng)的真實性能。
二、原理
1、 虛擬探測
圖1 虛擬探測原理
圖1所示為Eye Doctor的虛擬探測原理，它由一個虛擬探測器件構(gòu)成，相當(dāng)于一個黑盒子，其性能跟輸入的S參數(shù)有關(guān)，該S參數(shù)代表傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。虛擬探測器左邊輸入實際測試得到的波形（比如發(fā)射端波形），右邊輸出即為虛擬探測波形（比如接收端或難以探測點的波形）。它最多可支持8端口輸入和輸出的系統(tǒng)，描述語言類似于Spice，接收Touchstone格式的S參數(shù)。
2、 接收均衡器
在高速數(shù)據(jù)傳輸中，為防止信號失真，通常有兩種方法：一種是發(fā)射端采用預(yù)加重（Pre-emphasis），另一種是在接收端使用均衡技術(shù)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
預(yù)加重Pre-emphasis：為抵消傳輸通道的衰減，預(yù)加重通過加重任何信號變化后的第一個數(shù)據(jù)符號來對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)失真處理，從而消除信道中脈沖響應(yīng)的前沿過沖和后沿拖尾。
接收均衡器receive equalization：接收均衡器通過在接收端放大信號中的高頻分量來補(bǔ)償傳輸損耗，而低頻分量保持不變，讓信號眼圖張得最開。是預(yù)加重的一種替代或互補(bǔ)方案。
判決反饋均衡器Decision feedback equalization (DFE)：根據(jù)解碼數(shù)據(jù)改變信號的幅度，一個經(jīng)典的判決反饋均衡器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
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