СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2016

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 55 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2016 Четырёхуровневый входной сигнал Кабельный разъём объединительной платы через пакет … Смоделировано моделью AMI DLL/.so Смоделировано симулятором Периоды тактовой частоты AGG C CTLE/FFE DFE CDR Tx DLL/.so FFE Аналоговый передат- чик (Tx) Аналоговый приём- ник (Rx) Канал Tx DLL/.so Upper Lefter Center –10 –9 –8 –7 –6 –5 –4 –3 –2 –1 0 10 15 20 25 0 5 Частота, ГГц Частота, ГГц –120 –100 –80 –60 –40 –20 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Вносимые потери – 3 м, 0,05 мм 2 Вносимые потери, дБ TX1 TX1 + (контакт 36) RX1 + (контакт 22) RX1 – (контакт 21) RX2 + (контакт 17) RX2 – (контакт 18) TX1 – (контакт 37) TX2 + (контакт 3) TX2 – (контакт 2) 1 1 36 36 19 19 20 20 RX1 TX2 RX2 Ближний конец Дальний конец Рис. 2. Назначение контактов в схеме измерения Рис. 4. Дифференциальные вносимые потери (3-метровый кабель с проводниками сечением 0,05 мм 2 (30 AWG)) Рис. 5. Схема моделирования канала PAM-4 IBIS-AMI Рис. 3. Кривая вносимых потерь проходной линии на MCB (удвоенная длина трассы до разъёма) ние, длина которого вдвое превышает длину сигнального тракта QSFP28. Дан- ные демонстрируют отсутствие резо- нансов в диапазоне до 21 ГГц (до полу- тора частот Котельникова для тактовой частоты 14 ГГц), что подтверждает соот- ветствие свойств материала печатной платы и разъёмов 2,92 мм требовани- ям данного приложения. И ЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕСТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА Для измерения параметров высоко- скоростной передачи пассивных кабе- лей можно использовать различные приборы, такие как векторный анализа- тор цепей (VNA), измеритель отражён- ного/прямого сигнала (рефлектометр) во временной области (TDR/TDT) или тестер коэффициента битовых ошибок (BERT). Все типы приборов и исполь- зуемые ими методы измерений имеют свои достоинства и недостатки. В данном приложении кабель имеет слишком большую длину для скоро- сти передачи данных 28 Гбит/с. Поэто- му при измерении, скорее всего, будут зарегистрированы большие потери. Эти потери можно измерить только прибором с достаточно широким дина- мическим диапазоном, таким как век- торный анализатор цепей. Для измере- ния распределённых параметров иссле- дуемого канала был выбран анализатор с полосой пропускания 67 ГГц. График дифференциальных потерь для двух пар (см. рис. 2) длиной 3 м и сечением 0,05 мм 2 (30 AWG) показан на рисунке 4. Данные S-параметров канала сохра- нялись в формате Touchstone 1.0, кото- рый поддерживается всеми векторны- ми анализаторами цепей высшего клас- са и легко импортируется в средства моделирования каналов. Файл в фор- мате Touchstone представляет собой обычный текстовый файл и предназна- чен для документирования параметров N-портовых линейных устройств, таких как пассивные кабели. Экспортирован- ный файл представляет собой файл в формате s8p, содержащий данные о перекрёстных помехах на дальнем конце. Однако в начальных тестах учи- тывался лишь один проходной канал с отключёнными источниками помех и оконечной нагрузкой 50 Ом. В резуль- тате файл был преобразован в формат s4p для моделирования канала. М ОДЕЛИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ PAM-4 Все модели AMI, используемые для моделирования канала PAM-4, соз- давались так, чтобы отражать пове- дение передатчика (Tx) и приёмни- ка (Rx). Каждая модель содержит анало- говую часть и алгоритмическую часть. В модели Tx аналоговая часть охваты- вает выходной импеданс, а алгоритми- ческая часть – коррекцию Tx. В моде- ли Rx аналоговая часть охватывает входную нагрузку, а алгоритмическая часть – коррекцию Rx и CDR. В данном приложении корректор Tx представля- ет собой трёхзвенную схему FFE, тог- да как модель Rx реализует CTLE, DFE и CDR, чтобы представить обработку данных, выполняемую осциллографом. Предполагается, что аналоговая модель Tx, физический канал и ана- логовая модель Rx линейны, не зави- сят от времени и могут быть описаны комбинированной импульсной харак- теристикой аналогового канала, обо- значаемой как hAC. В процессе модели- рования на алгоритмическуюмодель Tx подавался четырёхуровневый прямо- угольный сигнал, представляющий собой сигнал PAM-4. Для получения входного сигнала алгоритмической модели Rx выполнялась свёртка выход- ного сигнала Tx с характеристикой hAC. Модель Rx возвращает скорректирован- ный сигнал и выходной сигнал CDR, который используется для построения глазка PAM-4 и расчёта коэффициен- та символьных ошибок (SER). Описан- ный процесс моделирования показан на рисунке 5.