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均衡的秘密

为什么损耗全频段都变差的情况下,居然能够使眼图张开呢,隐藏着什么秘密???

首先非常感谢大家的参与,大家的回答都基本上是那个意思了,下面我再稍微补充下。

基于上文那个张开和闭合的眼图,我们来对比下它们接收端的波形:

张开和闭合的眼图

可以看到,眼图之所以闭合,主要是由于在蓝色圈圈处的地方出了问题,通过观察,我们发现了最容易出问题的地方就是在低频信号向高频信号电平转换的地方,即连续的0或1之后转换成单独的1或0 的地方。

眼图之所以闭合,主要是由于在蓝色圈圈处的地方出了问题,通过观察,我们发现了最容易出问题的地方就是在低频信号向高频信号电平转换的地方,即连续的0或1之后转换成单独的1或0 的地方。

通过该通道的损耗情况能够发现,由于连续0或连续1对应的频率是比较低的,因此对应的幅度衰减也比较小,单独的1或0 的转换则代表高频的情况,幅度衰减则比较大,因此连续0或连续1在经历高幅度后突然要转换成相反电平的高频数据,这个高频数据幅度衰减很大,就会跟不上节奏,不能拉回到一个属于它电平的正确位置。

我们对这种码型带来的恶劣影响的情况称为ISI,码间干扰,这是又一种重要影响信号质量的因素,不同于阻抗不匹配,反射或者串扰这些影响,即使把传输线优化得很好,阻抗反射串扰这些都考虑得很完善,但是只要通道的衰减达到一定的幅度,都有可能出现码间干扰。

下面给出另外一个更极端的例子:

码型带来的恶劣影响的情况称为ISI

大家都应该看懂了吧??


另外,上篇文章眼图之所以能张开,是因为我们人为的把低频的衰减变大了,这样的话,连续0或连续1的幅度就没那么高,这样转向的时候单独1或0的这一位数据就能拉得更上一点。加入CTLE均衡就是这个效果,在上文的接收端频率响应中,虽然加入CTLE后整体的损耗都变差了,但是把低频分量衰减更多。这样的话高频和低频损耗的差距却明显变小了,这样面对这种码间干扰时就很有帮助。当然缓解这种码间干扰还有其他一些方法,这里就先继续卖关子了,看在以后的文章中有机会再介绍下哈。

(以下内容选自网友答题)

CTLE均衡是利用其高通滤波的频响特性,补偿传输通道的低通效应,减小高低频的频响差异,拓宽电路的带宽,从而使得信号的上升沿和下降沿都得以缩短,以得到更大的电压裕量和时间裕量,眼图也就张开了。至于均衡带来的幅度损耗可以通过放大来进行补偿。    


1、传输线对调频分量衰减大,低频衰减小,信号传输到接收端时,“眼睛”就已经睁不开了,此时发射端需要预加重,增加高频信号能量,最后才在接收端进行幅值放大。 2、虽然传输线对调频分量衰减大,低频衰减小,但如果输出阻抗与传输线阻抗不匹配,在接收端呈现'过冲'时,此时发射端需要去加重,减少高频信号能量,最后才在接收端进行幅值放大。    

就是用牺牲幅度来弥补上升时间变缓    


对于信号传输通道的频率响应而言,高频衰减大,低频衰减小(趋肤效应,Dk,Df的影响),为了消除这种差异,发射器需要增加高频的能量,即预加重。使得高低频段衰减都相同,然后再接收端通过简单的可控幅值放大器来放大信号    


根据ctle衰减曲线:低频部分衰减较严重,数据传输时的高频损耗变小。有点儿类似于去加重的作用吧。不对的地方请老师指正    


1。高速传输通道对上升沿的不同频率分量衰减不一样,低频衰减小,高频衰减大。到达接受端合成信号时误码率增大,眼图闭合。2。若有一个装置与通道相反,对低频衰减大,对高频衰减小。把它放在通道的末端,让带宽内每个频率都衰减一样的幅值,就可以在接受端使用放大器提高振幅。这个装置就是均衡器,虽然带宽内信号的衰减曲线变差很多,但“人心齐,泰山移”,误码率降低,眼图张开了。    


均衡通过事先去掉一些低频分量,对于远端剩余的那些高频分量而言,频谱就得到了均衡。CTLE是在接收端提供了一个带通滤波器,这个带通滤波器可以对信号里的主要高频分量进行放大。所以,CTLE会对高频信号进行放大,对低频信号进行衰减,以补偿通道的插损,但是也会将高频噪声放大,降低系统的信噪比,所以全频段损耗虽然会差一点,但是会使得整体的低频分量与高频分量相匹配,整个频谱就得到了均衡,能够使眼图张开。    


不加的时候,相当于高频衰减多,低频衰减少,边沿变缓,前一次眨眼眼睛还没睁开,后一次眨眼眼睛就开始闭上了,加了之后呢,高频衰减小了,虽然整个眼睛小了,但是眨眼没那么快了,当然可以看到东西了。    


眼图闭合的原因是通道的频率响应不平坦(高频衰减大,低频衰减小),CTLE均衡就是减小高频和低频衰减的差异,使整个通道的频响变的平坦。换句话说,如果各个频率分量的衰减都相同,那么接收端的眼图和发送端的眼图将会完全相似,唯一区别就是幅度的差异,而幅度的变化可以通过简单的放大来改善。    


虽然损耗全频段变差了,但是高频段变差的程度小些,由于信号的高频成分的衰减较低频成分快些,这相当于提高了信号的高频成分,所以眼图反而张开了。    


均衡后信号的码间串扰降低,但是信号的损耗变大。    


ctle是均衡器中的连续时间线性均衡,可以理解成信号处理中的匹配的概念,对信号的传输信噪比带来了提升,但是整体是有损耗的,离散点理解就是fir滤波匹配的概念    


CTLE曲线就是一个在低频时增益衰减为常数,然后随着频率升高慢慢衰减变小,但是过了一个较高频率之后,衰减又开始慢慢变大的效果,而传输线的线损是随着频率的升高而增大,利用均衡器让其在整个带宽内衰减量达到一直,在接受端自然眼睛也就睁开了,其衰减幅值利用放大器方大就好了    


ctle均衡器是高通滤波器是有条件的,高频部分不是无限高,是有效关注范围内。因此,采用ctle均衡后,虽然把低频和关注的高频部分都衰减了,而更高频部分被截止,实际经过ctle后,有效信号眼图是不会完全闭合的,要满足最小某个值(貌似pcie是30mv)。再经过后期的放大则可以把眼图张开,看图里的DFE是不是就有放大作用?    


CTLE均衡器的优点就是功耗低、实现起来简单、不会增大抖动。根据CTLE衰减曲线可以看出,在起作用的频段内,CTLE是一个高通滤波器。它会对高频信号进行放大,  对低频信号进行衰减,整体的低频分量和高频分量得到匹配,频谱得到均衡,误码率降低,眼图张开。    

放大作用?


虽然全频段损耗较大,但是因为接收端的灵敏度没有变差。抖动和干扰也没有受到影响,所以不会使眼图变差    


CTLE均衡会对高频信号进行放大,对低频信号进行衰减,以补偿传输通道的低通效应,减小高低频的频响差异,补偿通道的插损。    

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