預(yù)加重和均衡是高速串行互連中改善信號質(zhì)量，減小誤碼率的一項重要措施。在GHz以上長距離高速串行互連中，僅僅做好通道的優(yōu)化遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要調(diào)整預(yù)加重和均衡參數(shù)才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。在工程設(shè)計中，有兩種普遍存在的認(rèn)識誤區(qū)：

1)認(rèn)為通道設(shè)計中的不理想因素都能通過均衡進行有效彌補。

2)片面強調(diào)均衡增益的dB值，認(rèn)為通道衰減了多少dB 就要通過均衡補償多少dB，而不考慮不同均衡方式的特性。這些認(rèn)識誤區(qū)可能導(dǎo)致通道設(shè)計的不完善，造成均衡參數(shù)調(diào)整起來困難，或?qū)е抡{(diào)整均衡參數(shù)時方向性的錯誤，長時間找不到合適的均衡參數(shù)。正確配置和優(yōu)化均衡參數(shù)，需要對均衡原理有深入的理解。了解不同均衡方式的特點，才能有針對性地對參數(shù)進行調(diào)整。

10.1互連中的信號畸變

典型的高速串行互連系統(tǒng)如圖10-1所示，包括發(fā)送器TX、互連通道、接收器RX。高速互連的發(fā)送器TX和接收器RX中往往包含非常復(fù)雜的功能電路，發(fā)送器內(nèi)可能包含復(fù)雜的鎖相環(huán)電路、預(yù)加重(或去加重)電路等，接收器可能內(nèi)置可變增益放大器(VGA)、CDR時鐘恢復(fù)電路、線性均衡電路(CTLE)、反饋判決均衡電路(DFE)等。互連通道可能會包含傳輸線、過孔、連接器、AC耦合電容等。整個互連系統(tǒng)中任何一部分不理想的因素都可能會影響信號的傳輸，芯片制造商對高速互連的TX和RX都會進行仔細(xì)的優(yōu)化設(shè)計以適應(yīng)數(shù)據(jù)的高速傳輸，而互連通道的優(yōu)化設(shè)計需要在PCB設(shè)計階段實現(xiàn)。

信號通過互連通道的過程中，反射、串?dāng)_、介質(zhì)損耗、導(dǎo)體損耗、輻射等都會引起信號能量損失。通常輻射損耗對信號本身的影響可以忽略不計。反射和串?dāng)_可以通過阻抗的連續(xù)性優(yōu)化以及層疊結(jié)構(gòu)布局布線等方式進行有效的抑制，本章不討論相關(guān)內(nèi)容。介質(zhì)損耗和導(dǎo)體損耗對高速串行互連影響極大，尤其在通道較長的情況下，兩種損耗是數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕款i。圖10-2顯示了擺幅為1V的10.3125 Gbps差分信號通過一條30英寸長的互連通道前后信號波形的變化，能量的損耗使信號通過互連通道后產(chǎn)生了嚴(yán)重的畸變。最明顯的兩個特征是信號邊沿變緩，擺幅減小。

從時域波形上看，互連通道損耗對信號的影響和碼型有關(guān)。對于“1”、“0”交替的類似時鐘信號，損耗主要使信號的擺幅減小，如圖10-3中左側(cè)橢圓標(biāo)志部分所示。對于隨機碼信號，高電平或低電平幅度能到達(dá)多大，和該bit位前面的數(shù)據(jù)有關(guān)，圖10-3中顯示了兩個從“0”跳變到“1”,但高電平幅度不一致的情況。第一種數(shù)據(jù)組合為“0001”,第二種數(shù)據(jù)組合為“1101”,盡管都是從“0”跳變到“1”,但是由于前面兩個bit位數(shù)據(jù)不同，跳變后能達(dá)到的高電平幅度不一樣，這是一種典型的碼間干擾(ISI)現(xiàn)象。碼間干擾導(dǎo)致的高低電平幅度的不確定性，必然影響接收信號的眼圖高度，使眼高變小，嚴(yán)重情況下甚至完全閉合。

碼間干擾不僅影響信號的幅度，還影響信號的邊沿位置。圖10-4中同時顯示了3種數(shù)據(jù)組合情況下的信號波形，a圖為完整碼型的波形，b圖為局部放大圖。無論是上升沿還是下降沿，碼型不同，邊沿出現(xiàn)的位置也不同，由于傳輸數(shù)據(jù)的隨機性，信號邊沿出現(xiàn)的時刻在時間軸上會占一定的寬度，這就是衰減引起的抖動，抖動導(dǎo)致接收信號眼圖寬度減小。當(dāng)通道損耗非常大時，信號被嚴(yán)重衰減，眼圖可能會完全閉合，圖10-5顯示了擺幅為1V 的10.3125 Gbps差分信號通過30英寸長的互連通道后的眼圖，由于衰減過大，眼圖已完全閉合。

因此，損耗引起的信號波形畸變在高速串行互連中是非常嚴(yán)重的問題，尤其在長距離互連中，比如通過背板互連的通道長度可能會超過1m，這時必須借助均衡技術(shù)來彌補信號的衰減。

以上內(nèi)容來自行業(yè)內(nèi)著名專家——于博士，著作“ 信號完整性揭秘-于博士SI設(shè)計手記 ”書中第十章第一節(jié)！