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随着信号速率的增加,高速信号的趋肤效应和传输线的介质损耗,使信号在传输过程中受损很大,为了在接收终端能得到比较好的波形,就需要对受损的信号进行补偿,常用的补偿技术有:预加重、去加重和均衡
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在介绍这三种信号补偿技术之前,先来介绍下趋肤效应和介质损耗。
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趋肤效应:交变电流(alternating electric current, AC)通过导体时,由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀,愈近导体表面电流密度越大。这种现象称“趋肤效应”。趋肤效应使导体的有效电阻增加。频率越高,趋肤效应越显著。当频率很高的电流通过导线时,可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过,这等效于导线的截面减小,电阻增大。& I1 t7 o4 h: }6 L
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介质损耗:绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗叫介质损耗。在交变电场作用下,电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角叫做介质损耗角,该角的正切值称为介质损耗因素。
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( ?% M( G4 X, p `: q在高速信号传输中,信号的高频分量衰减要比低频分量的衰减大很多,传输线路表现出来的特性像一个低通滤波器。如下图所示。
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去加重(De-emphasis)
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1 u. q1 ?3 v6 B1 ] 去加重技术的思想跟预加重技术有点类似,只是实现方法有点不同,预加重是增加信号上升沿和下降沿处的幅度,其它地方幅度不变;而去加重是保持信号上升沿和下降沿处的幅度不变,其他地方信号减弱。如下图所示。
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去加重补偿后的信号摆渡比预加重补偿后的信号摆幅小,眼图高度低,功耗小,EMC辐射小。
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均衡器
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前面介绍的预加重和去加重能很好的补偿信号在传输过程中的损耗,改善信号质量,但是预加重和去加重技术也存在一些缺陷,比如当线路上存在串扰时,预加重和去加重会将高频串扰分量放大,增大串扰的危害。为了弥补预加重和去加重技术的缺陷,后来就出现了均衡技术。
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/ l8 n5 R6 c+ D; o1 t跟预加重和去加重不同,均衡技术在信号的接收端使用,它的特性相当于一个高通滤波器,高频分量会损耗很大,正好可以滤除高频串扰。其原理如下:
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