資料介紹
網絡串行解串器(SERDES)的串行數據輸出速度已經高達28Gbps,并且還在繼續發展。在如此高數據速率的條件下,即使很短的PCB走線也會起到傳輸線的作用,進而通過衰減和散射降低信號完整性。在芯片的焊球上監視SERDES發送器輸出信號很難做到。通常信號會引到SMA或SMP連接器后再用示波器進行監測。然而,信號特性會因為IC和連接器之間的傳輸線而發生改變。因此,真正的挑戰是在SERDES引腳處監視信號性能,而這可以通過去除傳輸線效應來實現。本設計實例介紹了一種去除傳輸線的方法。
假設H(s)是走線的沖激響應,如果X(s)是輸入信號,那么從數學角度看:
Y(s)=H(s)×X(s)
X(s)=Y(s)×H-1(s)
可以將H-1(s)實現為有限沖激響應(FIR)濾波器,并使用MATLAB確定濾波系數(參考文章最后的文檔)。
走線的H(s)可以用網絡分析儀進行測量,測量的對象是Sdd21.首先需要確定FIR濾波器(hf(t))的系數,其頻率響應(Hf(s))接近上述測量的Sdd21的倒數,即Hf(s)=H-1(s)。計算濾波器系數的方法是先從特定系數開始計算頻率響應,然后計算H(s)和Hf(s)之間的幅度誤差。最后使用優化算法改變系數,直到使和方差最小。
參考FIR_filter_design.m,nc是FIR濾波器中的系數值,drate是單位為Gbps的輸入串行數據的數據速率。選擇合適的fs,使fs/drate為整數。這樣將定義用1個比特表示的系數值。Ncbit給出了相鄰系數間的時間差。假設N是頻率響應Hf(s)中的點數,numfpts=N/2是奈奎斯特范圍內的頻點數。濾波器傳遞函數的奈奎斯特頻率就是fs/2.然后定義finmin到finmax的頻率范圍,這樣就可以計算這個范圍內的幅度誤差了。
對應奈奎斯特的濾波器頻率點為:
Hz1=(k×fs)/(2×numfpts),k=0~numpts-1
插值運算是通過計算Hz1頻率點處的Sdd21幅度完成的。將濾波系數初始化為某個值。使用freqz MATLAB函數計算濾波器的頻率響應幅度,然后確定插值后獲得的Sdd21幅度數據間的誤差。使用MATLAB fminbnd函數可以最大程度地減小和方差,最小化算法有許多實現方式,本文提供的代碼只是其中一種。
實驗結果
為了演示FIR濾波器的效果,使用一臺Keysight 86100D采樣示波器和一臺Tektronix的BERTScope,生成了速率為10.3125Gbps的圖案。BERTScope的輸出連接到DS0,波形存儲在示波器內存中,如圖1所示(洋紅色)。然后將BERTScope輸出連接到PCB上的傳輸線;通道的SDD21(dB)的變化如圖2所示。將通道的輸出連接到DS0(黃線)。通道引起的衰減和散射顯著劣化了波形。在示波器的數學功能選項中有一個線性均衡器模塊,它的輸入是濾波系數。在信號路徑中插入該線性均衡器模塊,然后輸入濾波系數。該模塊的輸出用綠線表示。FIR濾波器消除了通道的ISI效應,而且恢復的波形相當完美。

圖1:BerScope PRBS7輸出(洋紅色);PCB走線輸出端的信號(黃色);FIR濾波器輸出(綠色)。
假設H(s)是走線的沖激響應,如果X(s)是輸入信號,那么從數學角度看:
Y(s)=H(s)×X(s)
X(s)=Y(s)×H-1(s)
可以將H-1(s)實現為有限沖激響應(FIR)濾波器,并使用MATLAB確定濾波系數(參考文章最后的文檔)。
走線的H(s)可以用網絡分析儀進行測量,測量的對象是Sdd21.首先需要確定FIR濾波器(hf(t))的系數,其頻率響應(Hf(s))接近上述測量的Sdd21的倒數,即Hf(s)=H-1(s)。計算濾波器系數的方法是先從特定系數開始計算頻率響應,然后計算H(s)和Hf(s)之間的幅度誤差。最后使用優化算法改變系數,直到使和方差最小。
參考FIR_filter_design.m,nc是FIR濾波器中的系數值,drate是單位為Gbps的輸入串行數據的數據速率。選擇合適的fs,使fs/drate為整數。這樣將定義用1個比特表示的系數值。Ncbit給出了相鄰系數間的時間差。假設N是頻率響應Hf(s)中的點數,numfpts=N/2是奈奎斯特范圍內的頻點數。濾波器傳遞函數的奈奎斯特頻率就是fs/2.然后定義finmin到finmax的頻率范圍,這樣就可以計算這個范圍內的幅度誤差了。
對應奈奎斯特的濾波器頻率點為:
Hz1=(k×fs)/(2×numfpts),k=0~numpts-1
插值運算是通過計算Hz1頻率點處的Sdd21幅度完成的。將濾波系數初始化為某個值。使用freqz MATLAB函數計算濾波器的頻率響應幅度,然后確定插值后獲得的Sdd21幅度數據間的誤差。使用MATLAB fminbnd函數可以最大程度地減小和方差,最小化算法有許多實現方式,本文提供的代碼只是其中一種。
實驗結果
為了演示FIR濾波器的效果,使用一臺Keysight 86100D采樣示波器和一臺Tektronix的BERTScope,生成了速率為10.3125Gbps的圖案。BERTScope的輸出連接到DS0,波形存儲在示波器內存中,如圖1所示(洋紅色)。然后將BERTScope輸出連接到PCB上的傳輸線;通道的SDD21(dB)的變化如圖2所示。將通道的輸出連接到DS0(黃線)。通道引起的衰減和散射顯著劣化了波形。在示波器的數學功能選項中有一個線性均衡器模塊,它的輸入是濾波系數。在信號路徑中插入該線性均衡器模塊,然后輸入濾波系數。該模塊的輸出用綠線表示。FIR濾波器消除了通道的ISI效應,而且恢復的波形相當完美。

圖1:BerScope PRBS7輸出(洋紅色);PCB走線輸出端的信號(黃色);FIR濾波器輸出(綠色)。
下載該資料的人也在下載
下載該資料的人還在閱讀
更多 >
- 如何使用FPGA實現實現高速并行FIR濾波器 7次下載
- 使用DSP設計和仿真FIR濾波器 13次下載
- 如何使用FIR濾波器去除傳輸線的效應
- FIR濾波器的FPGA設計與實現 14次下載
- 線性相位FIR濾波器設計 5次下載
- 詳解FIR濾波器和IIR濾波器的區別 20次下載
- 基于MATLAB的FIR濾波器設計與濾波 64次下載
- 基于FPGA的FIR濾波器設計與實現 39次下載
- fir_濾波器sourc 24次下載
- 基于FPGA設計的FIR濾波器的實現與對比 121次下載
- 高階FIR正交鏡像濾波器的設計 29次下載
- 基于MATLAB與QUARTUS II的FIR濾波器設計與驗
- 基于DSP的FIR數字濾波器設計與實現
- 用窗函數設計FIR濾波器
- fir濾波器的dsp設計
- Vivado經典案例:使用Simulink設計FIR濾波器 2211次閱讀
- FIR濾波器和IIR濾波器的區別與聯系有哪些 2919次閱讀
- 有損傳輸線的趨膚效應詳解 1133次閱讀
- 高頻傳輸線測試原理詳解 1369次閱讀
- Verilog串行FIR濾波器設計 901次閱讀
- Verilog并行FIR濾波器設計 988次閱讀
- 利用FIR濾波器去除傳輸線效應 901次閱讀
- FIR濾波器的MATLAB與FPGA設計 3463次閱讀
- 基于DSP開發工具實現FIR濾波器的設計 4019次閱讀
- FPGA的FIR抽取濾波器設計詳細教程 2362次閱讀
- 基于FPGA乘法器的FIR 低通濾波器整體設計 3426次閱讀
- DSP in FPGA:FIR濾波器(二) 2178次閱讀
- DSP in FPGA:FIR濾波器(一) 9643次閱讀
- 基于Matlab的FIR帶通濾波器設計與實現 2.9w次閱讀
- 基于DSP的FIR濾波器的設計 1.1w次閱讀
下載排行
本周
- 1相關協議信號總結
- 0.94 MB | 4次下載 | 免費
- 2運算放大器基本電路中文資料
- 1.30 MB | 2次下載 | 免費
- 3DS-CS3A P00-CN-V3
- 618.05 KB | 1次下載 | 免費
- 4常用電子元器件介紹
- 3.21 MB | 1次下載 | 免費
- 5PC1654 連續傳導模式(CCM)升壓式同步整流器控制器中文手冊
- 1.00 MB | 次下載 | 免費
- 6FS313B USB 的 PD和QC快充協議電壓誘騙控制器數據手冊
- 2.61 MB | 次下載 | 免費
- 7DS-HS2V H00 CN-V3
- 480.02 KB | 次下載 | 免費
- 8FS7203低壓降線性穩壓器數據手冊
- 1.67 MB | 次下載 | 免費
本月
- 1涂鴉各WiFi模塊原理圖加PCB封裝
- 11.75 MB | 89次下載 | 1 積分
- 2錦銳科技CA51F2 SDK開發包
- 24.06 MB | 43次下載 | 1 積分
- 3錦銳CA51F005 SDK開發包
- 19.47 MB | 19次下載 | 1 積分
- 4PCB的EMC設計指南
- 2.47 MB | 16次下載 | 1 積分
- 5HC05藍牙原理圖加PCB
- 15.76 MB | 13次下載 | 1 積分
- 6蘋果iphone 11電路原理圖
- 4.98 MB | 7次下載 | 2 積分
- 7基礎模擬電子電路
- 3.80 MB | 5次下載 | 1 積分
- 8STM32F3系列、STM32F4系列、STM32L4系列和STM32L4+系列Cortex-M4編程手冊
- 3.32 MB | 5次下載 | 免費
總榜
- 1matlab軟件下載入口
- 未知 | 935127次下載 | 10 積分
- 2開源硬件-PMP21529.1-4 開關降壓/升壓雙向直流/直流轉換器 PCB layout 設計
- 1.48MB | 420064次下載 | 10 積分
- 3Altium DXP2002下載入口
- 未知 | 233089次下載 | 10 積分
- 4電路仿真軟件multisim 10.0免費下載
- 340992 | 191390次下載 | 10 積分
- 5十天學會AVR單片機與C語言視頻教程 下載
- 158M | 183342次下載 | 10 積分
- 6labview8.5下載
- 未知 | 81591次下載 | 10 積分
- 7Keil工具MDK-Arm免費下載
- 0.02 MB | 73815次下載 | 10 積分
- 8LabVIEW 8.6下載
- 未知 | 65989次下載 | 10 積分
評論