如何測量均衡后的駐留ISI

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(yīng)（或缺少帶寬）會導(dǎo)致符號間干擾（ISI），這是造成閉眼問題的元兇。之前我寫過關(guān)于閉眼分析技術(shù)的文章，這次我們將探討如何測量均衡后遺留下的ISI，即所謂的駐留ISI。在此過程中，我們將認(rèn)識到?jīng)Q策反饋均衡（DFE）其實是很簡單的。

脈沖響應(yīng)在定義高速串行總線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中越來越受歡迎。你可通過碼型發(fā)生器發(fā)送一長串0、后接一個1、然后另一長串0來產(chǎn)生脈沖。也就是說，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。無論幅值還是相位，它們都是內(nèi)置的。你甚至可通過在侵?jǐn)_器（aggressor）上傳輸脈沖來產(chǎn)生串?dāng)_脈沖響應(yīng)，并在受體上測量SBRx(t)。

圖1顯示（a）窄峰和（b）脈沖響應(yīng)是等價的。

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）。

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)是一長串0、一個1（對于PAM4，是一個3），以及另一長串0。

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

因為脈沖響應(yīng)測量提供了關(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量和計算指標(biāo)包括信道工作裕度（COM）和信噪比失真率（SNDR）。

在實際系統(tǒng)中，接收器以波特率（即NRZ的比特率和PAM4比特率的一半）離散地對每個符號進(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個采樣，如圖2所示。

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

采樣點tsp是位于SBR(t)初始上升后的一個UI。

駐留ISI，可稱之為ResISI(n)，是均衡后每個UI保留的ISI。為計算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)時間線性均衡（CTLE）的影響包括在內(nèi)，這在ADS（Keysight高級設(shè)計系統(tǒng)）等IBIS仿真器中很容易實現(xiàn)。決策反饋均衡（DFE）可以手動輸入：

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）是如何通過其抽頭b(n)將DFE明確包含在內(nèi)。這是顯而易見的，對吧？但仍然不可思議。

為得到駐留ISI的單個參數(shù)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。

你可以在圖3中看到三個均衡器是如何影響脈沖的。

圖3：有和沒有均衡的脈沖響應(yīng)的ADS IBIS仿真。

可以使用同樣的方法，利用SBRx(t)來計算均衡方案如何影響串?dāng)_。借助侵?jǐn)_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）來計算任何波形的后均衡形狀。也就是說，你可以看到波形在深植到接收器內(nèi)部的削波器（slicer）上看起來是什么樣子。