En los últimos años, se ha escrito mucho sobre la introducción de sesgos diferenciales en las trazas de las placas de PC debido a las variaciones locales en la constante dieléctrica del material de la placa.
que tipo de desigualdad
En los últimos años, se ha escrito mucho sobre la introducción de sesgos diferenciales en las trazas de las placas de PC debido a las variaciones locales en la constante dieléctrica del material de la placa. (Para muestras pequeñas, [1], [2], [3], [4]) Estas variaciones locales se deben a variaciones porcentuales en la tela de vidrio dentro del laminado y pueden tener un efecto medible cuando las trazas del par diferencial corren paralelas a las fibras de la tela de vidrio. De ahí el término “efecto de tejido”.
Hay algunos documentos que derivan la longitud máxima de rastreo en función de la velocidad de datos, pero hay poca discusión sobre en qué requisitos de rendimiento se basaron esos cálculos o cómo se derivaron esos requisitos de rendimiento.
Como ingeniero experimentado y capacitado, creo una ecuación de tolerancia que se ve así:
[tex]izquierda | izquierda | t_{sesgo} derecha |< t_{máx}; , , , , , t_{sesgo}equiv t_{verdadero}-t_{complemento}[/tex]
Luego, elija el valor del lado derecho que proporcione un rendimiento de producto aceptable y minimice el costo. Elegir el valor correcto es una parte importante de nuestro trabajo, por lo que debemos pensar detenidamente en cómo elegimos.
Esta es la desigualdad mencionada en el título de este artículo, y el propósito de este artículo es brindar información para elegir el valor de tmax, el lado derecho de esta desigualdad.
modelado sesgado
En este estudio, el modelo de transmisión se muestra en la Figura 1.
Para una ruta de transmisión de 5 Gb/s, una traza FR4 diferencial de 30 pulgadas de largo se divide en 10 segmentos con un sesgo diferencial uniforme insertado entre estos segmentos. Este modelo fue elegido para modelar la dispersabilidad sesgada debido a los efectos de tejido.
Sin embargo, las conclusiones de este estudio son insensibles con respecto a las técnicas de modelado. La combinación del sesgo diferencial en una sola línea de transmisión al final de la ruta de transmisión proporciona esencialmente el mismo rendimiento del enlace.
Efecto de ecualización
Quantum Channel Designer™ de SiSoft tiene la capacidad de optimizar la combinación de ecualización de transmisión y recepción durante la etapa de análisis estadístico de la simulación. El desacentuado de transmisión, el ecualizador lineal de recepción y el DFE se pueden incluir o excluir de forma independiente en la solución de ecualización, lo que permite un total de ocho combinaciones de ecualizador. Para una configuración de canal determinada (p. ej., desviación diferencial) y una combinación de ecualizador, el rendimiento óptimo se calcula en segundos como parte del análisis estadístico. Esto lo hace útil para evaluar el rendimiento óptimo en una amplia gama de condiciones.
La Figura 2 muestra la altura del ojo de la solución optimizada en función del sesgo diferencial para siete combinaciones diferentes de ecualizadores. El de-énfasis de transmisión constaba de 4 derivaciones, incluida 1 derivación precursora, el ecualizador lineal varió 1 cero mientras se mantenía constante la ganancia máxima, y el DFE tenía 5 derivaciones.
Estos resultados se generaron utilizando un criterio de rendimiento que era una combinación de la altura y el ancho de los ojos. Por lo tanto, no debe intentar comparar y contrastar los resultados de diferentes combinaciones de ecualizador basándose únicamente en el nivel de los ojos. Además, los resultados son diferentes para diferentes diseños de ecualizadores lineales o diferentes números de derivaciones de transmisión o recepción. Los datos de la Figura 2 son importantes porque muestran el efecto del sesgo diferencial en diferentes opciones de ecualizador. En particular, está claro que una vez que el sesgo diferencial es mayor que 0,5 bits (0,5 UI), comienzan a suceder cosas malas, independientemente de la combinación de ecualizador elegida.
Con sesgos inferiores a 0,5 UI, algunas combinaciones de ecualizador parecen compensar los efectos del sesgo diferencial mejor que otras. Por lo tanto, la cantidad de desviación diferencial que se puede tolerar es una función de la ecualización elegida y los requisitos de rendimiento del canal.
Estuche succionador rastrero
Al examinar la función de transferencia no ecualizada, podemos entender por qué 0,5 UI de sesgo diferencial es una limitación fundamental. La figura 3 compara la función de transferencia para un sesgo diferencial de 0,44 UI y un sesgo diferencial de 0,61 UI.
Ambas funciones de transferencia tienen una caída notable (succión), pero la caída de 0,44 UI se centra aproximadamente en la velocidad de datos, mientras que la caída de 0,61 UI está claramente por debajo de la velocidad de datos. A medida que aumenta el sesgo diferencial, la caída se mueve a frecuencias más bajas.La fórmula de aproximación es
[tex]f_{dip} sobre frac{1}{2t_{sesgo}}[/tex]
La Figura 4 muestra qué tan bien las diferentes combinaciones de ecualizadores manejan dos valores de sesgo diferencial.
Como es evidente en la Figura 4, la mayoría de las combinaciones de ecualizadores pueden manejar caídas por encima de la velocidad de datos con bastante facilidad, pero es mucho más difícil manejar caídas por debajo de la velocidad de datos. Tienen una capacidad limitada para aumentar la ganancia en el rango de frecuencia donde ocurren las caídas.
Elección de tmáx
De la Figura 2, está claro que la selección del sesgo diferencial máximo es una función de la solución de ecualización y los requisitos de rendimiento del canal. El sesgo diferencial permitido puede ser tan alto como 0.5UI, pero no se recomienda aceptar valores más altos.
Algunas conclusiones:
- Los ecualizadores de recepción lineal con picos de ganancia por encima de la mitad de la tasa de datos tienden a ser un poco más efectivos para igualar el sesgo diferencial porque pueden aumentar la ganancia en el rango de frecuencia donde pueden ocurrir caídas.
- Muchos de los resultados publicados establecen solo longitudes de traza aceptables para elecciones muy pesimistas de propiedades de materiales y elecciones conservadoras de criterios de rendimiento. Si bien estas opciones pueden ser adecuadas para algunos diseños, el costo de muchos diseños puede ser significativo si calcula explícitamente los márgenes de rendimiento y permite una pequeña penalización en el rendimiento debido al sesgo diferencial extremo.
Referencias
- [1] Jeff Loyer, Richard Kunze, Xiaoning Ye, “Efecto de tejido de fibra: análisis de impacto práctico y estrategias de mitigación”, Documento 6-TA2, DesignCon2007.
- [2] Scott McMorrow y Chris Heard, “Efecto del tejido laminado de PCB en el rendimiento eléctrico de la señalización diferencial a velocidades de datos de varios gigabits”, Documento 6-TA3, DesignCon2005.
- [3] Christopher White, Andrew Becker, Jim Fitzke, “Estimación del impacto sesgado para canales seriales de alta velocidad mediante análisis matemático y mediciones de laboratorio precisas”, Documento 7-WA2, DesignCon2010.
- [4] Russell Dudek, John Kuhn y Patricia Goldman, “Observando el tejido de fibra y CAF”, Diseño y fabricación de circuitos impresos, http://pcdandf.com/cms/component/content/article/ 220-2009-issues/6025-opening-eyes-on-fiber-weave-and-caf, 1 de abril de 2009.