摘要:去加重(De-emphasis)是一种信号完整性增强技术,用于高速数字SerDes(PCIe,USB,SATA, Ethernet等)信号传输中。它通过调整信号的频谱分布,在发射端削弱低频分量,以补偿传输通道对高频信号的衰减,从而提高接收端的信号质量。
去加重(De-emphasis)是一种信号完整性增强技术,用于高速数字SerDes(PCIe,USB,SATA, Ethernet等)信号传输中。它通过调整信号的频谱分布,在发射端削弱低频分量,以补偿传输通道对高频信号的衰减,从而提高接收端的信号质量。
1. 去加重的原理
高速信号通过传输通道(如PCB走线、电缆或连接器)时,高频分量衰减较严重,而低频分量相对保留得较好。这种频率相关的损耗会导致码间干扰(ISI)和信号失真。
去加重通过在发射端降低低频分量(或相对增强高频分量),使经过通道后,信号的频谱趋于平衡,从而减轻失真。
2. 去加重的实现
去加重有两种方式实现,一种是硬件电路设计的方法,一种是软件调节参数的方法。
如果是硬件实现,就需要设计驱动电路,即通过在发射端的驱动器中引入电路来实现。在发射端会对“当前码”的电压幅度进行调整:包括降低驱动电平(连续相同电平(低频分量))和提高电平翻转(提高高频分量,保持原始驱动电平)。通过这种方式,相对削弱低频信号对系统性能的影响。
如果是软件参数调整,则通过软件直接调整去加重幅度(De-emphasis Level),降低低频分量衰减的程度,通常以dB表示。通过调整去加重持续时间(De-emphasis Duration),降低低频分量衰减持续的时间窗口。这两种参数需要根据传输通道的特性进行优化,以实现最佳补偿效果。
3. 去加重的仿真
在信号完整性分析中,一般在发送端中设置去加重的损耗值或者去加重的所占的百分比,但是一般在规范中定义的是损耗的大小,此时可以直接设置,如下如所示为PRBS中去加重的设置,分别设置为0、-3.5dB和-6dB。
仿真分析的结果如下图所示:
从上图中可以看到蓝色和绿色波形分别是-3.5dB和-6dB去加重的结果。
通常,在通道仿真中采用的是IBIS-AMI模型或者理想的SerDes模型,则直接选择对应的模型参数即可。如下是在ADS中的理想差分模型设置去加重的方式:
如下是在ADS中IBIS-AMI模型设置去加重的方式:
如下所示为是否加入去加重仿真结果的对比:
显然,去加重作为一种简单而高效的信号完整性增强手段,已成为现代高速接口设计中不可或缺的技术之一。
来源:硬件十万个为什么