用脈衝響應來分析後均衡ISI

2020-11-25 EDN電子設計技術

每個信號完整性工程師都知道，分析閉眼圖從來都不是容易的事。傳輸信道的頻率響應（或缺少帶寬）會導致符號間幹擾（ISI），這是造成閉眼問題的元兇。之前我寫過關於閉眼分析技術的文章，這次我們將探討如何測量均衡後遺留下的ISI，即所謂的駐留ISI。在此過程中，我們將認識到決策反饋均衡（DFE）其實是很簡單的。Ur5ednc

脈衝響應在定義高速串行總線的技術標準中越來越受歡迎。你可通過碼型發生器發送一長串0、後接一個1、然後另一長串0來產生脈衝。也就是說，脈衝是不歸零（NRZ）位，脈衝響應則與SBR（單比特響應）相同。Ur5ednc

與窄峰響應(impulse response)一樣，脈衝響應也包括電路以及軌跡、連接器、線纜、引腳、焊球的阻抗等信息。無論幅值還是相位，它們都是內置的。你甚至可通過在侵擾器（aggressor）上傳輸脈衝來產生串擾脈衝響應，並在受體上測量SBRx(t)。Ur5ednc

圖1顯示（a）窄峰和（b）脈衝響應是等價的。 Ur5ednc


圖1：傳輸信道的有限帶寬延長了（a）窄峰，h(t)；（b）單個比特，SBR(t)。（圖片來源：Anritsu公司）。Ur5ednc

脈衝響應SBR(t)與窄峰響應h(t)有如下關係：Ur5ednc

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其中pulse(t)是一長串0、一個1（對於PAM4，是一個3），以及另一長串0。Ur5ednc

可以用矢量網絡分析儀（VNA）的頻域來測量脈衝響應SBR（t），並藉助時域反射法/時域透射率法（TDR / TDT），或使用示波器。從仿真中提取也很容易。Ur5ednc

因為脈衝響應測量提供了關於信道的所有信息——所有關於信道的線性和時間不變的信息，這應該是我們需要考慮的一切，用於特定性能變量的測量和計算指標包括信道工作裕度（COM）和信噪比失真率（SNDR）。Ur5ednc

在實際系統中，接收器以波特率（即NRZ的比特率和PAM4比特率的一半）離散地對每個符號進行一次波形採樣。Ur5ednc

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其中總和是在脈衝響應的持續時間內累加的。SBR(t)的粒度和h(t)通常是每單位間隔（UI）M=32個採樣，如圖2所示。Ur5ednc


圖2：每個UI採樣M次的SBR(t)，產生比每個UI採樣一次更詳細的波形。（圖片來源：Anritsu）Ur5ednc

採樣點tsp是位於SBR(t)初始上升後的一個UI。Ur5ednc

駐留ISI，可稱之為ResISI(n)，是均衡後每個UI保留的ISI。為計算ResISI(n)，我們需要在發射脈衝中包含發射器均衡——去加重或發射器前饋均衡（FFE）。我們還需要將接收器連續時間線性均衡（CTLE）的影響包括在內，這在ADS（Keysight高級設計系統）等IBIS仿真器中很容易實現。決策反饋均衡（DFE）可以手動輸入：Ur5ednc

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ResISI(n)是預均衡脈衝響應和後均衡脈衝響應之差，完美的均衡意味著對於所有n，ResISI(n)= 0。其中最酷的部分（我認為它很酷）是如何通過其抽頭b(n)將DFE明確包含在內。這是顯而易見的，對吧？但仍然不可思議。Ur5ednc

為得到駐留ISI的單個參數測量值，只需添加其組成部分，即根平方和，就像為直角三角形添加一條邊一樣。Ur5ednc

你可以在圖3中看到三個均衡器是如何影響脈衝的。 Ur5ednc


圖3：有和沒有均衡的脈衝響應的ADS IBIS仿真。（圖片來源：Wild River和Keysight）Ur5ednc

可以使用同樣的方法，利用SBRx(t)來計算均衡方案如何影響串擾。藉助侵擾器的SBR和SBRx，可以通過明確包含DFE的方式（就如我們對ResISI所做的）來計算任何波形的後均衡形狀。也就是說，你可以看到波形在深植到接收器內部的削波器（slicer）上看起來是什麼樣子。Ur5ednc

《電子技術設計》2018年5月刊版權所有，轉載請註明來源及連結。Ur5ednc

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