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针对链路的线长部分如何管控?

冬至配饺子 来源:信号完整性学习之路 作者:广元兄 2022-08-16 09:15 次阅读

前文给出补偿的损耗的方法:均衡。均衡的分类有线性&非线性,发送端&接收端等方式。这里的分类简单点:

poYBAGL67V-AM5TKAABKAjdIRTA658.png

其实补偿除了均衡的应用,还可以使用中继器(Repeater)或者有源复用器(Active MUX)等方式来重新驱动信号,让信号可以在长距离传输后,接收端能够得到可识别的信号,得出符合协议性规范的眼图。

一句话:就是管控链路的损耗,接收端识别出发送端的高低电平。

针对链路的线长部分,如何管控?

1.线长过短

针对高速串行链路,一般的芯片设计指导都会给出相关线长规定:

看上图,发现针对高速串行通道,互连线长是一个范围。有最大线长不足为奇,为什么有最短线长的管控?如果说有个互连通道特别短,低于所要求范围的最小值。怎么办?

这个时候是否考虑通过绕线长来达到要求,以防止驱动能力过强,引起相关问题。

Intel的规范针对这类情况,给出过建议:

pYYBAGL67W6AApu9AABltjXo4JQ438.png

2.线长过长

链路高速信号比较短,很好解决。问题是随着产品的多样化与复杂化,链路的高速信号线长经常性超长,这个时候就得用上Active MUX或Repeater来提高信号的质量。

poYBAGL67X2Ac9jsAAA0nlfApag183.png

关于Repeater,可以理解为信号加油站。下面的文字分为4部分:分类、摆放位置、仿真和总结。

1.分类

pYYBAGL67YyANskqAAA2yo6Xygc559.png

Re-driver(脑补画面:加油站迅速加了油立马开走)。可以增加信号幅值,类似于预加重的功能,让信号能够在更长的链路中传输。实际工作中,USB2.0 使用的Re-driver是信号调节技术,直连式的,没有延迟。

Retimer (脑补画面:加油站加了满满的油又去服务站吃饭休息)。有CDR(Clock-data recovery)内部时钟恢复功能,不仅仅是信号幅值的增加,还有驱动功能。当然,凡事都不是百利而无害,对高速串行链路有时延管控的,需要注意的是Retimer 有时延。

poYBAGL67Z2APRjGAACKf0k1s3A087.png

2.摆放位置

至于Repeater摆放的位置,说法不一,共识点就是靠近终端摆放。当然更多是因为产品布局的限制。也有一些芯片设计规范给出相关规定。Re-driver&Retimer 摆放位置:

poYBAGL67a2AZwnOAABUhEaNIt4227.png

3.仿真

下图用ADS搭建的高速信号链路,在终端加了个Retimer,接收端的信号质量大大改善。

poYBAGL67rOALX68AAE7kT_FMuM745.png

4.总结

Re-driver&Retimer 都可以称为Repeater,但是两者还是有区别的,建议大家在实际的工作过程中,还是分清楚,专业一点总归没有错。

针对版图设计线长部分,和有些小伙伴有过交流,他们的疑惑是:我们的产品在选用高级别的板材,低损耗的连接器&线缆等,发现即使超出SPEC的要求,产品的功能&相关测试也没有什么影响?潜台词就是:花了钱,看不到效果。这里面的理解是这样:①规范不是针对某一种产品,所以规范中的要求相对某类产品看来比较严;②信号完整性的评估是一个多方面的系统,并不是说超出了SPEC,产品的功能就会有影响,只能说产品的功能是最低要求,高性能&最优化才是本质追求。

当然,不管什么补偿技术,什么材料,什么优化方法,归根结底,就是要对链路进行管控,来保证高速信号的完整性,做出最有竞争力的产品。


审核编辑:刘清

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