СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2016

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2016 Смоделированный сигнал с коррекцией FFE Предвари- тельный фильтр калибровки Выход генератора сигналов произвольной формы Кабель тестовой оснастки Кабель тестовой оснастки Кабельные адаптеры Кабельные адаптеры Tx Rx Вход осциллографа CDR первого порядка CTLE DFE ТУ Чтобы проанализировать параметры канала PAM-4 при разных уровнях сиг- нала, для каждого из трёх глазков рас- считывался SER. Для верхнего, среднего и нижнего глазка SER измерялся меж- ду символами 3 и 2, 2 и 1, 1 и 0 соответ- ственно. Для каждого глазка генериро- вался один набор U-образных кривых и контуров SER. И ЗМЕРЕНИЕ СИГНАЛОВ PAM-4 Теперь, когда мы рассмотрели схему измерений, нужно описать измерение параметров компонента, предназначен- ного для применения в системе с коди- рованием PAM-4. Целью является про- верка измерительной схемы, которую можно было бы сопоставлять с моделью. На первый взгляд это может показать- ся простым делом, но слишком часто отсутствие калибровки и неправильный выбор эталонных плоскостей делает эту задачу очень сложной при скоростях передачи в несколько гигабит. Решение заключается в применении моделирова- ния и измерений для выполнения пере- крёстной проверки, которая позволит убедиться в достоверности результатов измерения и моделирования. Процесс измерения показанна рисун- ке 6. В первую очередь надо учесть под- ключение к тестируемому устрой- ству (ТУ), в качестве которого в нашем случае используется кабель QSFP28 с переходными платами. Канал PAM-4 будет обладать значительными поте- рями на больших скоростях, не гово- ря уже о меньшем значении С/Ш, кото- рое вытекает из применения многоу- ровневых сигналов при томже размахе напряжения. Кроме того, нужно отка- либровать потерив коаксиальномкабе- ле, подключённом к ТУ. Для калибров- ки потерь в соединительных кабелях используются методы калибровки при- боров. Это позволяет исключить этапы добавления/исключения примоделиро- вании и минимизирует число отличий результатовмоделированияиизмерения. Существуют надёжные математические методы«исключения» влияния тестовой оснастки, нона практике оказывают вли- яние теория квантования, междоменные преобразования и проблемы допусков, которые могут вносить свои погрешно- стипри сравнениирезультатовмодели- рования и измерения. Следующая проблема заключает- ся в проверке соответствия исполь- зуемого в моделировании сигнала Tx сигналу, используемому в измерении. И снова решающее значение здесь име- ет простота. В идеале было бы непло- хо использовать в симуляторе модель передатчика, однако для PAM-4 эта зада- ча нетривиальна. PAM-4 представляет собой новую технологию, использую- щую закрытые конструкторские реше- ния, для которых отсутствуют стандарт- ные методы генерации. Вследствие этого выбор моделей выпускаемых изделий очень мал. Если используется модель PAM-4 собственной разработ- ки, то нет никаких гарантий, что канал будет вести себя одинаково для моде- лей разных производителей. Кроме того, сигнал передатчика PAM-4 должен включать сложную коррекцию, напри- мер, FFE (коррекция с прямой связью), для компенсации больших потерь на частоте Котельникова сигнала PAM-4 и открытия глазка в приёмнике. Откры- тие глазка в приёмнике позволяет CDR синхронизироваться с сигналом для выполнения измерений. Чтобы обеспечить согласованность и гибкость оценки корреляции модели с результатамиизмерений для исследуе- мого приложения, генерируемый в симу- ляторе выходной сигнал Tx сохраняется вфайле, загружается в генератор сигна- лов произвольнойформыи передаётся в канал для измерения. Благодаря при- менению генератора сигналов произ- вольной формы, этот подход не толь- ко гарантирует применение одного и тогоже входного сигнала в измерении имоделировании, ноипозволяет опре- делить простуюмодель IBIS AMI PAM-4 Tx за счёт обработки трёхзвенной схемой FFE положительных и отрицательных перепадов битовойпоследовательности. Реальные перепады модели могут быть идеальными, поскольку это не реаль- ное устройство. Настройку длительно- стиперепада можно выполнять с помо- щьюподключённой к выходу моделиTx AMI сосредоточенной ёмкости. Симулятор использует эту простую модель PAM-4 Tx, чтобы настроить положительный перепад и схему FFE для измерения кабеля QSFP28. При настройке положительного перепа- да надо учитывать типовые значения для заданной скорости передачи и воз- можности аппаратной части генера- тора сигналов произвольной формы. И снова ключевым фактором здесь является простота. Если начать с пере- падов с медленным нарастанием, хоро- шо укладывающихся в пределы регули- рования генератора, то это уменьшит отражения/звоны, которые не захва- тываются используемой в симулято- ре простой моделью Tx. Хотелось бы, конечно, чтобы генератор точно вос- производил моделируемый сигнал и не выходил при этом за пределы регули- рования. Чтобы учесть влияние соеди- нительных кабелей тестовой оснастки и обеспечить нужный сигнал на вхо- де приёмника или, в данном случае, осциллографа, используются функции калибровки генератора сигналов про- извольной формы. Небольшие откло- нения длительности положительных и отрицательных перепадов, уровня амплитуды, шума и случайного джит- тера в симуляторе можно скорректиро- вать за счёт применения простой так- товой последовательности. Затем нужно решить, следует ли использовать осциллограф реально- го времени или стробоскопический осциллограф (эквивалентного време- ни). Осциллограф реального времени может захватывать сигналы с очень высокой частотой дискретизации. Это очень полезно, когда вы впервые включаете оборудование PAM-4 и види- те только полностью закрытый глазок, чтобы по захваченному сигналу понять, какая нужна коррекция. Однако осцил- лографы реального времени, как прави- ло, очень дорогие, если сравнивать их стоимость с ценой стробоскопических Рис. 6. Структурная схема измерения