如何測(cè)量均衡后的駐留ISI

每個(gè)信號(hào)完整性工程師都知道，分析閉眼圖從來(lái)都不是容易的事。傳輸信道的頻率響應(yīng)（或缺少帶寬）會(huì)導(dǎo)致符號(hào)間干擾（ISI），這是造成閉眼問(wèn)題的元兇。之前我寫過(guò)關(guān)于閉眼分析技術(shù)的文章，這次我們將探討如何測(cè)量均衡后遺留下的ISI，即所謂的駐留ISI。在此過(guò)程中，我們將認(rèn)識(shí)到?jīng)Q策反饋均衡（DFE）其實(shí)是很簡(jiǎn)單的。

脈沖響應(yīng)在定義高速串行總線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中越來(lái)越受歡迎。你可通過(guò)碼型發(fā)生器發(fā)送一長(zhǎng)串0、后接一個(gè)1、然后另一長(zhǎng)串0來(lái)產(chǎn)生脈沖。也就是說(shuō)，脈沖是不歸零（NRZ）位，脈沖響應(yīng)則與SBR（單比特響應(yīng)）相同。

與窄峰響應(yīng)(impulse response)一樣，脈沖響應(yīng)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(wú)論幅值還是相位，它們都是內(nèi)置的。你甚至可通過(guò)在侵?jǐn)_器（aggressor）上傳輸脈沖來(lái)產(chǎn)生串?dāng)_脈沖響應(yīng)，并在受體上測(cè)量SBRx(t)。

圖1顯示（a）窄峰和（b）脈沖響應(yīng)是等價(jià)的。

圖1：傳輸信道的有限帶寬延長(zhǎng)了（a）窄峰，h(t)；（b）單個(gè)比特，SBR(t)。（圖片來(lái)源：Anritsu公司）。

脈沖響應(yīng)SBR(t)與窄峰響應(yīng)h(t)有如下關(guān)系：

其中pulse(t)是一長(zhǎng)串0、一個(gè)1（對(duì)于PAM4，是一個(gè)3），以及另一長(zhǎng)串0。

可以用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）的頻域來(lái)測(cè)量脈沖響應(yīng)SBR（t），并借助時(shí)域反射法/時(shí)域透射率法（TDR / TDT），或使用示波器。從仿真中提取也很容易。

因?yàn)槊}沖響應(yīng)測(cè)量提供了關(guān)于信道的所有信息——所有關(guān)于信道的線性和時(shí)間不變的信息，這應(yīng)該是我們需要考慮的一切，用于特定性能變量的測(cè)量和計(jì)算指標(biāo)包括信道工作裕度（COM）和信噪比失真率（SNDR）。

在實(shí)際系統(tǒng)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(duì)每個(gè)符號(hào)進(jìn)行一次波形采樣。

其中總和是在脈沖響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)累加的。SBR(t)的粒度和h(t)通常是每單位間隔（UI）M=32個(gè)采樣，如圖2所示。

圖2：每個(gè)UI采樣M次的SBR(t)，產(chǎn)生比每個(gè)UI采樣一次更詳細(xì)的波形。（圖片來(lái)源：Anritsu）

采樣點(diǎn)tsp是位于SBR(t)初始上升后的一個(gè)UI。

駐留ISI，可稱之為ResISI(n)，是均衡后每個(gè)UI保留的ISI。為計(jì)算ResISI(n)，我們需要在發(fā)射脈沖中包含發(fā)射器均衡——去加重或發(fā)射器前饋均衡（FFE）。我們還需要將接收器連續(xù)時(shí)間線性均衡（CTLE）的影響包括在內(nèi)，這在ADS（Keysight高級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)）等IBIS仿真器中很容易實(shí)現(xiàn)。決策反饋均衡（DFE）可以手動(dòng)輸入：

ResISI(n)是預(yù)均衡脈沖響應(yīng)和后均衡脈沖響應(yīng)之差，完美的均衡意味著對(duì)于所有n，ResISI(n)= 0。其中最酷的部分（我認(rèn)為它很酷）是如何通過(guò)其抽頭b(n)將DFE明確包含在內(nèi)。這是顯而易見(jiàn)的，對(duì)吧？但仍然不可思議。

為得到駐留ISI的單個(gè)參數(shù)測(cè)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。

你可以在圖3中看到三個(gè)均衡器是如何影響脈沖的。

圖3：有和沒(méi)有均衡的脈沖響應(yīng)的ADS IBIS仿真。

可以使用同樣的方法，利用SBRx(t)來(lái)計(jì)算均衡方案如何影響串?dāng)_。借助侵?jǐn)_器的SBR和SBRx，可以通過(guò)明確包含DFE的方式（就如我們對(duì)ResISI所做的）來(lái)計(jì)算任何波形的后均衡形狀。也就是說(shuō)，你可以看到波形在深植到接收器內(nèi)部的削波器（slicer）上看起來(lái)是什么樣子。