信号完整性基础--信号质量（一）

本章我们开始《信号完整性基础》系列第六章节信号质量相关知识的讲解。主要和大家分享眼图、均衡和IBIS模型等相关知识。

01 眼图

眼图是一系列数字信号波形积累而形成的图形，通过眼图可以获得码间串扰和噪声等。通常眼图显示两个码元的位宽。通过眼图可以直观地判断传输性能的好坏。 信号电平电压、上升沿等等不可能每一次都一致，因此很多次信号的叠加会导致眼图信号变粗，出现模糊。

在电压信号上的模糊表现为噪声，在时间上的模糊表现为抖动，空白区域表示眼高和眼宽，眼图交叉点反应信号占空比的大小。

器件的抖动输出主要有两个来源，分别是随机性抖动（RJ）和固定抖动（DJ）。DJ的来源包括占空比失真、码间干扰、串扰、周期抖动，也是我们主要重点去解决的问题。

02 误码率

误码率简称BER，是衡量系统功能的最终尺度，通常要求小于10E-12。 造成误码原因主要有：时序抖动使得实际边沿跳变早于或晚于理想位置到达，振幅噪声使得高电平低于阈值或者低电平高于阈值。 常用的误码率计算方式：瞬态、bit by bit、统计，统计方式最常用，通过软件推导而来。 眼图中空白区域表示误码率在10E-6以下，通过测量可以获得浴盆曲线。常用浴盆曲线直观地观察BER。 浴盆曲线会有两个，分别是时间浴盆曲线和电压浴盆曲线。分别表示不同时间和不同电压下进行判决时的误码率。

03 编码方式和AC耦合

常见编码方式：4B/5B、8B/10B、64B/66B、128B/130B、128B/132B等等，编码方式不同带来的效率也不同。PCIE2编码为8B/10B，PCIE3编码为128B/130B。

因为线路中存在AC耦合电容，当信号中出现连0或连1时，电容阻抗增大，就会导致该序列信号质量问题，可能影响信号判别。对信号进行编码，避免某个码型长时间出现，可以使得信号持续工作在高频，低损耗通过电容。

AC耦合电容主要作阻断直流，改善链路噪声。同时也可以用于过压保护。

容值通常取10-200nF，过小的电容会导致信号畸变。电容过大容易使得在较低的频率即呈现感性，过多衰减高频信号。

理想的电容可以放在线路中的任何位置，对信号的影响是一致的。

A、实际上电容的安装会引入寄生参数，同时带来阻抗不连续。考虑传输线会引入的多种干扰，因此建议将AC耦合电容放置在接收端处。以反射为例，此时信号经过传输线的衰减，同等反射系数下带来的反射量更低。 B、如果存在连接器，耦合电容应该靠近连接器放置，此时可以提供过压保护，并使得阻抗不连续的区域集中。 C、AC耦合电容尽量选择小封装，以减小阻抗不连续区域的大小，同时可以适当掏空电容底部的铜平面，采用隔层参考等减小阻抗的变化量。

以上就是本期分享的所有内容啦，下一期我们接着分享剩余的均衡和IBIS模型。眼图和均衡是高速信号设计必不可少的验证和调试手段，大家都去学习起来吧。同时欢迎各位点赞、评论、转发分享哦。

审核编辑：汤梓红