【PCIe协议】高速信号的 pre-emphasis 预加重和 de-emphasis去加重

【PCIe协议】高速信号的 pre-emphasis 预加重和 de-emphasis去加重本文讲述了信号补偿技术的重要性 特别是 pre emphasis 预加重和 de emphasis 去加重在减小信号失真 提高通信性能中的作用 以及如何通过眼图评估信号质量

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目录

1.为何需要 emphasis ?

2.pre-emphasis 与  de-emphasis 区别?

3.如何看眼图?

4.参考


1.为何需要 emphasis ?

        信号从发送端发出,经信道传输,到达接收端。在传输过程中,信号会发生失真,影响接收端对信号的正确判决。影响接收端接收信号质量的因素很多,比如传输速率,电磁干扰,信道质量等等。信号失真越严重,误码率 BER 越高,从而影响通信性能。

        为了在接收端获取到易于判决的优质信号,可以在发送端、传输链路途中或者接收端信号判决之前对信号进行调理改善,从而减小信号失真对通信性能的影响。这种对信号的调理,称作信号补偿,或称均衡。

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2.pre-emphasis 与  de-emphasis 区别?

        可以看到右侧去加重后,整体的幅值是低于 预加重的幅值的。

        PCIe 信号补偿三大技术:发送端预加重(Pre-emphasis)、去加重(De-emphasis)和接收端均衡(Equalization)。上述的预加重、去加重也被称为发送端均衡。 

        接收端均衡器相当于高通滤波器,来补偿失真的波形。

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3.如何看眼图?

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        如这个示意图,把011、001、100和110叠加在一起形成一个眼图。它有不少术语:

 其中包括:高电平,低电平,周期(UI,Unit Interval),眼高,眼宽,上升时间,下降时间和抖动Jitter。

眼宽大,眼高高,Jitter窄,眼图就好,我们叫做眼图睁开;

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眼宽扁,眼高低,Jitter窄,信号就差,甚至难以采样和辨识,这时我们就叫眼图闭合。

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        如果眼图不好,其实是高频信号的衰减和干扰造成、或者硬件设计原因导致信号链路不好,这时候可以通过优化电路,或者各种方法如去加重(De-emphasis)和Preshoot技术,以及各种EQ来尝试解决。像PCIE、USB、SATA等协议都有自己的眼图模板要求,如果你硬件设计出来后,经过测量眼图不符合要求,这就说明你硬件设计或者软件的均衡技术没有配好。

下图是usb2.0的眼图模板要求:

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4.参考

参考:【PCIe协议】高速信号的 pre-emphasis 预加重和 de-emphasis去加重

参考:芯片中的数学——均衡器EQ和它在高速外部总线中的应用 – 知乎

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