关于高速信号补偿技术：预加重，去加重及均衡器

admin

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
: _. }' w. K% P4 M: F; L, G6 C
9 i" p0 w: P7 R$ Z; p' g" G/ X  `
  C$ {( S" c) D7 b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。
2 K9 p7 q' w6 G$ d9 p3 @/ n
, w5 g% U/ A# c5 J2 Q9 z8 C
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。
4 }; j$ g' A5 M# {+ ]

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。
5 [  S2 B- i1 K' {2 g8 v

: k$ X' H- h" u4 Q0 ^% O" J6 W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。



% I7 z2 u/ @. E0 O1 Y  l' e
& i6 c2 l: A% D2 z
, Y3 ~$ ?- I  S4 x& T
& r* }# a1 O8 `/ B, G- A去加重(De-emphasis)



0 d3 L2 \0 T! w- j: a6 r
! L2 B6 e2 H) }% ^0 a    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。
$ k4 F) y  M+ d

; m: e. H7 ~0 v: j7 y  D$ R* b- ~
! _6 z/ V3 M* f( p. R  e: Z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。
/ c! U) |, v) E  q

均衡器
7 |# ~6 s* o& W" S1 v$ a


1 x6 J1 C6 I$ H% D0 h6 q
) b8 o) v* {5 t- K* Z     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。

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：
% l" Z- ~# _6 @: J
/ V* l: r% E* t& T" `: l& }- t2 _





% S' [9 h, F4 ?; G. y