等長只是時序控制的開始【轉發】

2017-10-13 by:CAE仿真在線來源:互聯網

DDR線長匹配與時序(下)

問答碼間干擾和串擾是怎么影響時序的?在講到影響源同步時序的因素中,我們更多強調的是時鐘與數據的等長,因為等長后基本就等時了,等時后驅動端時鐘與數據之間的相位關系就能被準確無誤的傳輸到接收端。然而,在保證時鐘與數據同時到達接收端的前提下,信號質量還會受到其他因素的影響。有時候,盡管時鐘與數據同時到達了接收端,然而他們已經“物是人非”,接收端已經無法看清他們本來的面目。所以,等時只是保證信號時序的第一步,關鍵的還是要控制好信號的質量,否則,接收端同時傳來被“玩壞”的時鐘與數據,也是功敗垂成。碼間干擾和串擾會影響時序嗎?答案是肯定的。然而到底是怎么影響的?這個就有點不好說了,因為這個問題比較抽象,要想回答清楚就得詳細說說他到底影響了時序的哪個參數。是建立時間裕量,還是保持時間裕量?

首先必須弄清楚什么是碼間干擾(ISI)。大家應該都了解串擾,串擾指的是由于信號線之間的互容和互感作用,本來傳輸的信號電壓和電流會被相鄰信號線拉高或者降低,使得信號失真的情況。碼間干擾也一樣,由于互連通道對不同頻率衰減不同,導致信號邊沿變緩,因此單個脈沖的寬度會變寬,形成“拖尾”,延伸到下一個bit位,如下圖1所示,這種延伸會改變下一位脈沖的幅度,從而使波形失真。

圖1 碼間干擾

仿真實例如圖2所示,圖2是驅動端碼型

圖2 驅動端波形

經過30inch的傳輸線后,波形如圖3所示

圖3 接收端波形

下面我們通過眼圖來看看時序參數,驅動端信號時序參數如下圖4所示:

圖4 驅動端眼圖

圖5 接收端眼圖

從接收端的眼圖可以看出,碼間干擾使得建立時間和保持時間窗口都變窄了。串擾對時序的影響機制也是一樣的,只要干擾了波形的形狀,就會對時序裕量產生影響。
看來,等長只是時序控制的開始,為提高信號的時序裕量,我們要做的還有很多呢。
下面來看下各位網友的答題情況:注:回答出了碼間干擾的產生機制,以及對具體時序參數的影響都是滿分。(以下內容選自網友答題)碼間干擾就是在同一個時隙中,不同碼道之間存在時間不同步,就是有偏移。信道的非理想(這里指不是無限寬的頻帶)和多徑效應都會產生時域上的碼間相互串疊。由于電磁耦合而在相鄰的傳輸線上產生不期望的電壓或電流噪聲干擾:Jenny評分:2分碼間干擾和串擾會帶來線路之間的時序不平穩,對于時鐘會帶來抖動和偏移等現象,還會使得信號眼圖變差,影響時序建立和保持時間:zhl評分:2分當碼間串擾嚴重時,會造成錯誤判決,即本來的0被判斷為1,1被判斷為0,從耳導致時序錯誤:涌評分:2分碼間串擾是由于系統傳輸總特性不理想,導致前后碼元的波形畸變、展寬,并使前面波形出現很長的拖尾,蔓延到當前碼元的抽樣時刻上,從而對當前碼元的判決造成干擾。碼間串擾嚴重時,時序會造成錯誤判決。以DDR舉例,時序是信號來判決的,碼間串擾會使時序得到相反的電平,從而影響芯片誤操作。通過眼圖可以知道碼間串擾程度,眼圖的眼睛張開得越大,且眼圖端正,表示碼間串擾越小,反之表示碼間串擾越大。:Lee評分:3分串擾,能量感性與容性的耦合。改變受到串擾的傳輸線的特性阻抗與傳輸速度,也改變了信噪比,這些都會影響時序判別。碼間干擾,造成信號之間互耦,造成時序錯亂。: Jamie評分:2分如果之前的長時間內位序模式為高,接著降低一位后再升高,則此位低電平很難降低到最低電壓值,此時,數據的建立時間和保持時間就有問題,這是碼間干擾的影響。串繞主要是走線之間容性耦合和感性耦合的影響,同樣會使信號邊沿受到影響,使建立時間和保持時間就有問題。: 王發展評分:2分碼間干擾:指單個信號線上的相鄰的“1”和“0”電平相互干擾,前一位數據使得后一位數據的UI時間減少,上升下降的邊沿緩慢。由以下公式[Tva(由建立時間、建立時間裕量和vref到閥值的時間組成) + Tvb(保持時間、保持時間裕量和vref到閥值的時間組成)=UI ]可知:建立時間裕量和保持時間裕量會減少,導致系統誤碼率高; 串擾干擾:由于相鄰的信號線上有電平轉換,(1變0或者0變1),變換電平會產生變化的磁場,變化的磁場會被信號線感應到并產生電平的疊加,這樣會干擾信號的上升、下降時間和電平,導致建立時間裕量和保持時間裕量會減少,而且噪聲容限也會減少,導致系統誤碼率高。:海鷗評分:3分1.碼間干擾是指信號傳播時,前一位數據與后一位數據不同時,前一位會導致后一位的上升或下降時間變緩,出現不規則無法避免的抖動,降低建立保持時間裕量。2.串擾則是由于附近的其他信號發生翻轉,且上升下降沿很陡,這時信號線會有感應,產生有能量的疊加,造成信號上升下降時間更陡或更緩,降低建立保持時間的裕量。3.在高速信號通信中,嚴重的情況下,兩者都會導致系統通信誤碼率升高。:小葉紫檀評分:3分建立時間和保持時間的和小于UI,因為還有建立時間裕量、保持時間裕量等。速率越高,就是UI越小,會導致建立時間裕量、保持時間裕量也越小,以及串擾、抖動等干擾因素,容易產生信號的誤判,從而更難進行時序控制。:桿評分:3分碼間干擾是由于阻抗不匹配等原因,使接收端當前碼元信號受到之前碼元信號的干擾(如反射信號)。串擾是不同位信號之間的耦合。對于DDR來說,DQ信號是同時跳變的,所以DQ信號的串擾都在跳變沿,會影響slew rate,從而產生jitter,而DQS跳變位于DQ信號的中心,產生的串擾影響更大,所以通常要加大DQS與DQ的間距。碼間干擾同樣會影響slew rate,并產生抖動,所以需要控制阻抗,減少反射。: 絕對零度評分:3分碼間干擾,當前一個碼還沒有穩定時,后一個碼已經在路上了,使得前一個碼的反射、串擾對后一個碼產生影響,造成碼型的變化,從而使得信號畸變或偏移,最終反應到時序上。而串擾,主要是微帶線對奇模和偶模信號的介電常數不同引起的。當騷擾線和受害線同向時,大部分電磁場進入介質,受害線信號速率比正常情況降低,而反向時,則反之,最終速率的變化也對應到時序上。:大海象評分:3分1,在高速并行總線鏈路中,碼間干擾是由于高低電平的不平衡,導致持續的1或0電平出現后,信號電平反轉時,會使信號不能拉低或拉高,同時,信號邊緣變緩,數據的邊沿無法對齊,影響建立和保持時間,從而導致出現誤碼。竄擾,多位數據信號并行走線且間距較小時,數據同時并行翻轉,由于耦合關系,會對相鄰數據位有干擾,比如邊緣的毛刺、高低電平的振鈴等,會吃掉一定的建立保持時間裕量,影響到時序。 3,碼間干擾和竄擾對于高速串行總線的影響比較大,導致接收端的時鐘信號抖動偏大甚至無法恢復,從而會減小建立保持時間。:hk評分:3分建立時間+保持時間小于ui。速率越高,余量越小,留給調整的范圍越小,所以時序越難控制。: 涌評分:2分碼間干擾是因為信號傳輸路徑長,當信號速率較高時,由于系統傳輸總特性不理想,導致前后碼元的波形畸變,并使前面波形出現很長的拖尾,蔓延到當前碼元的抽樣時刻上,從而對當前碼元的判決造成干擾。碼間串擾嚴重時,會造成錯誤判決。串擾則是因為相互傳輸線間的互感互容,當噪聲脈沖疊加到被干擾網絡,就會引起被干擾網絡信號傳輸延時減少或增加,由于干擾源網絡的不確定性,這種延時是無法控制的,因而對這種串擾引起的延時必須加以控制。: 劉棟評分:3分碼間干擾是由于有限信道帶寬決定的,當信號在有限帶寬信道中傳輸時,在時域會有拖尾,如果拖尾在其它符號抽樣處不為0,則造成碼間干擾;碼間干擾造成信號元相互干擾,會使信號的抖動增加,從而影響時序。串繞分遠端和近段串繞,當信號線相互靠近時,信號線上的信號電平發生快速反轉時,會在相鄰信號線感應出電平,若果電平正好相反時,會時信號的上升沿或者下降沿時間變長,從而導致其采樣電平點發生偏移,影響建立時間和保持時間:Jasen評分:3分碼間干擾:是前、后碼元的波形畸變、時延、展寬等,導致建立時間裕量和保持時間裕量減少,信號畸變或偏移,使得誤碼率高,影響時序。串擾:是相鄰信號線之間的電磁耦合引起的,產生尖峰、額外延時,使得保持時間裕量減少,噪聲容限減少,從而影響時序。: 龍鳳呈祥評分:3分碼間干擾是由于傳輸特性不理想,導致前后碼元的波形畸變、展寬、時延等,并使前面波形出現很長的拖尾,從而導致判定本碼元脈沖波形的值時與其它脈沖波形的拖尾相疊加。本質上,導致建立時間裕量和保持時間裕量減少,使得系統誤碼率提高,影響了時序。串擾是由于相鄰走線之間的耦合引起的,會導致產生尖峰噪聲、額外延時,尤其是相鄰走線信號同時翻轉時。信號邊沿受到影響后,以及抖動影響使得時間裕量噪聲容限減小,從而影響了時序。:桿評分:3分(1)碼間干擾,由于通信速度過高,走線長,插入損耗S21太低,信號在1和0相互變換時,能量釋放太慢,前一位的信號能量影響后一位的信號能量,使得整個UI的抖動增加,建立保持時間裕量變小,通信容易出現誤碼率高的問題。(2)串擾,附近的信號發生跳變時,產生方向不同的變化的磁場,會在信號線上疊加或正或負的能量,使得整個UI的抖動增加,電平有紋波,減少建立保持時間裕量和噪聲容限,誤碼率高。:Ben評分:3分碼間干擾:一個信號線上相鄰碼元發生變化時,會導致后一位的上升或者下降沿變緩,降低建立時間和保持時間的裕量;串擾:與之相鄰信號線數據發生高速變化時,由于電磁感應耦合到本身,對建立時間和保持時間產生影響。:Ku評分:3分碼間干擾指的是相鄰碼元之間的電平干擾,碼間干擾除了會引起碼元的錯誤判決、增加誤碼率之外,還會抬升被干擾碼元的邊緣,是邊緣退化,從而影響時序。串擾是入侵線的能量通過容性干擾和感性干擾耦合到受害線上,如果串擾表現為正脈沖,則會抬升受害線的邊緣,而與此同時入侵線由于能量損失了一部分,就會造成邊緣的退化,由此影響時序。:黃躍輝評分:3分1.高速信號傳輸通道有一定的帶寬限制,信號通過該通道邊沿變緩,拖尾影響下一位信號,使信號偏離原先的位置,抖動增加。2.當串擾噪聲疊加到信號邊沿上,會引起信號邊沿畸變,可能使信號提前或延遲。進而導致邊沿的抖動,結果是時序裕量減小。:山水江南評分:3分碼間干擾:由于通道存在沖擊響應,并且高電平變為低電平時高頻分量存在嚴重拖尾效應,尤其是高速鏈路場景多個連1后突然變為0時特別明顯,會使得本該0電平的電位降不到0,數據的邊沿無法對齊,影響建立和保持時間,從而導致出現誤碼。串繞:由于DDR是多位數據同時并行翻轉,由于感性和容性的存在,會對相鄰數據位有干擾,導致正常數據的電平裕量降低,邊沿變緩,從而影響到建立和保持時間的窗口,影響到時序。:楊勇評分:3分

原作者及出處——一博科技“高速先生”

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