均衡器CTLE的原理、特點及作用

edadoc · 發(fā)表于 2017-10-26 15:57:25

作者：一博科技

CTLE是什么？上篇文章也提到了，直白的翻譯為連續(xù)時間線性均衡。它是在接收端芯片上的一種技術(shù)。之前也提到了，CTLE的作用可以在傳輸損耗較大的鏈路，有效的改善接收端眼圖的性能。

對于有過高速串行信號仿真經(jīng)驗的同行來說，最經(jīng)常看到它的地方是IBIS-AMI的模型，以XILINX的V7芯片的ibis-ami模型為例，一般有以下對CTLE的描述：

很多初學的同行在對接收端的模型進行參數(shù)調(diào)節(jié)的時候，是不是一看到了“AUTO”的字眼，就馬上選上，然后靜靜的等著之前閉合的接收端眼圖慢慢張開，然后就會在結(jié)論中給出“接收端模型采用AUTO的自適應均衡即可滿足要求”。的確，軟件就是軟件，做得越自動化越能提高仿真的效率，軟件對CTLE的自動算法，的確能在確定通道頻域特性的情況下優(yōu)化出CTLE的響應，使得RX的接收頻域特性達到最優(yōu)，這樣的話，時序和頻域的波形就會變好了。

但是，如果真的要問CTLE為什么能使原本閉合的眼圖張開，或者上述ibis-ami模型關于CTLE的參數(shù)是什么意思，均衡器CTLE的原理是什么，這可能會難倒相當一部分人吧。好吧，我們喜歡從結(jié)果出發(fā)，那就先來看看加入CTLE后的效果吧。

我們選擇PCIE3.0協(xié)議的CTLE模型進行探討，該模型的描述如下所示：

看到它實際上是頻率和（幅度）dB值的關系曲線，我們先不管它的作用，先通過數(shù)學對下面的公式分析下：

首先我們知道，當s=0時，H（0）=ADC，也就是當頻率為0的時候也就是直流的時候，實際上幅度是一個負的增益（常數(shù)），當頻率在一個比較高（趨向無窮大）時，H為趨向于負無窮大；實際上曲線變化頻段的部分是由公式上兩個pole點來控制，我們一般稱為極點或者peak點。根據(jù)該公式的數(shù)學運算，在兩個pole點之間會出現(xiàn)該曲線的一個最大值。這樣我們就通過增益，零點，極點來定義了一個頻域響應了。

因此CTLE曲線就是一個在低頻時增益衰減為常數(shù)，然后隨著頻率升高慢慢衰減變小，但是過了一個較高頻率之后，衰減又開始慢慢變大的效果。其實我們想利用的頻段是前兩部分：在低頻時候常數(shù)增益衰減，然后隨著頻率升高慢慢衰減變小的頻段。然后我們能下這么一個結(jié)論，實際上，在起作用的頻段內(nèi)，CTLE是一個高通濾波器。

那我們來看看CTLE對于通道的作用吧。

當PCIE3.0的傳輸通道達到如下?lián)p耗時，接收端眼圖已經(jīng)全部閉合。

然后我們加入一個-12db-ADC的CTLE均衡，眼圖變成了下面的樣子。

這時我們再去關注RX端的頻率響應，加入CTLE前后的RX端損耗對比如下：

想不到有均衡之后的接收端損耗曲線竟然全頻段都在無CTLE均衡的下面，說明均衡后的損耗總體都比無均衡的要差。