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Serdes TX

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
请问版中大侠:
Serdes的TX部分有哪些仿真指标,仅看一个eye diagram?
还有对于serializer,有什么指标?
最终的输出的jitter由哪些噪声贡献的?分别是什么传输函数?
TX的jitter对于数据传输的影响?
这些问题有哪些资料可以参考吗?

不知道你说的TX设计包含哪些,一般来说只包含:Serializer 和 driver。这两个地方其实都比较简单。
Serializer主要看看timing,因为这部分一般都是采用standcell完成的;
Driver部分要看你采用什么结构,是CML还是电压形式,主要看下:输出阻抗---阻抗匹配要求;输出幅度;眼图,如果是理想负载,时钟也是理想的,jitter应该很小。
但是其实TX应该考究的还有:(1)时钟质量,一般是PLL的设计决定了,所以要考虑PLL输出时钟的PhaseNoise,如果是半速方式的,还要考究时钟的占空比;(2)封装和传输线影响,因为很多Serdes对传输线是有要求的,需要远端测试指标。此时就要考虑一些预加重技术了来消除ISI的影响,具体预加重方式要根据负载来设计了。

谢谢回答的如此详细!
如果来考量预加重的效果,是不是还是通过看输出的眼图的jitter会改善多少?
此外,一般看眼图的时候是不是都是加PRBS作为数据输入?
是不是RX部分要考虑的东西会更多一点,有RX,CDR,deserializer?
serdes能达到什么样的速度和性能,和工艺有很大关系?

再弱弱的问一下,在TX端到底采用的是pre-emphasis还是de-emphasis?
好像看到的资料上,两种说法都有。
采用这种方法改善ISI,如果从频谱上面来想,多制造了一些小脉冲,相当于提高了高频能量,不是削弱了信号的能量了吗?

(1)如果来考量预加重的效果,是不是还是通过看输出的眼图的jitter会改善多少?
(2)此外,一般看眼图的时候是不是都是加PRBS作为数据输入?
(3)是不是RX部分要考虑的东西会更多一点,有RX,CDR,deserializer?
(4)serdes能达到什么样的速度和性能,和工艺有很大关系?
个人理解:
(1)预加重是在TX负载为封装,线材等引起ISI时起到高频能量抬升作用,如果在仿真时,没有加这些负载,眼图jitter会变差,如果加的有实际负载,可以根据线材衰减曲线加预加重的比值。有paper介绍各阶预加重所对应的频谱衰减,我没有去研究,因为我们做的SerDes,预加重方式是固定的。理论上,如果有线材和封装负载时间,如果使用对应的预加重方式,也没有DJ的影响,TX输出的jitter会被限制在很小的量级上,这要看你实际的driver怎么做了;
(2)眼图可以反映很多东西;Tj ,Dj ,Rj,amplitude等等,如果你看Tj,肯定要用prbs,如果你想抛开ISI影响,只是看看PLL phase noise 和 driver MOSFET noise引起的jitter(主要是Rj),就可以用clock来测试了。
(3)SerDes其实难做的就是RX了,PC常见的接口,SATAII/III,PCIE,USB3等,数据率对应在3G/6G,5G,5G,这么高的数据率,想实现时钟恢复是比较困难的,最困难的是USB3中有-5000ppm的扩频深度,另外比较难的地方是Equalizer的设计了。这都是RX要做的。
(4)消费类电子肯定采用标准CMOS工艺了,成本在那里摆着呢。至于serdes能达到的速度和性能,也是和工艺有必然关系的。据了解,像5G左右的设计,基本把工艺锁定在90nm以下了,有的IP是坐在130nm工艺上的,但应该使用了lvt的mos管了。

这两种方式其实是一码事吧?
Pre-emphasis是低频不变,增加高频;
De-emphasis 是高频不变,减弱低频;
从频谱分布上有啥子区别?貌似没有,只要幅度容忍其实减小点低频的能量没关系的,很多RX设计前面的都有equalizer的,对信号都有限幅放大作用的,CDR在乎的主要是jitter而不是幅度。

封装和传输线影响是不是用nport,然后里面那个s-parameter file怎么来呢?

泰克的TDR可以测的,供应商应该也有吧。

hao。

再问一下大侠,似乎有看到一个 return loss的指标,TX需要考虑这个指标吗,这个怎么仿真?



spectre里有sp,加一个port和balun就可以仿真了,具体你看spectreRF文档,或者请教下做射频的同学,他们应该很清楚。
return loss指标也是spec中给出的。举个例子,sata中的要求是:
150MHz ~ 300MHz-18dB
300MHz ~ 600MHz-14dB
600MHz ~ 1.2GHz-10dB
1.2GHz ~ 2.4GHz-8dB
2.4GHz ~ 3GHz-3dB
3GHz~ 5GHz-1dB

非常感谢!

有个问题哦,我加了nport仿真,可是结果是用de-emphasis会使jitter增大。是不是还需要加上传输线模型呢?应该怎么加呢?
如附图所示,如果数据是20bit 250M, 转成 2.5G 半速时钟 的串型数据流,看eye diagram ,应该截取的时间是250MHz 周期的整数倍,period是400ps,对吗?

你的De-emphasis是几阶的?你理解De-emphasis的作用是什么啊?
我理解的De-emphasis主要是抵消ISI的影响,所以你仿真的时候如果TX的负载ISI比较小,De-emphasis会引起jitter变大的。
另外你加PAD和package的寄生了吗?
PAD寄生要看你的版图而定的,IO中的ESD电路寄生电容,pad寄生电容,
封装线寄生电感,
pcb上寄生电容,
如果你有传输线的s-parameter模型,可以直接调用,如果没有,你可以按照你设计的Serdes中equalizer boost曲线的零点,极点频率构造一个相反的衰减曲线。一般用RC一阶衰减就可以了。(个人理解,不一定正确啊,大家可以一起讨论下)。
eyediagram 如果是5G的数据率,period设置成N/2.5G。N=1,2,3,4,.......都是可以的。

一阶。我的理解和你一样,所以我想看到de-emphasis的效果,必须要加入传输线的衰减才对。PAD,PCB等寄生电容用1.25pF等效,package寄生是在nport里面调入s-parameter data file。缺的就是传输线的衰减。看见analogLib里面有个tline,好像可以用,需要填loss resistance/conductance 参数。
有一个问题,TX端用了de-emphasis, RX端又用equalizer boost,不是为抵消同样的事情做了两次?

是的,Pre-emphasis和equalizer其实都是抗ISI的。Pre-emphasis是预加重的,效果不是太好的,很多传输线的衰减很严重,只靠pre-emphasis是不行的,所以需要equalizer的,而且很多需要自适应算法,pre-emphasis可以称为FFE的么。
多交流,一起学习。
这个帖子咋没其他人来交流呢,就我们连个在这里唧唧歪歪个不停啊,哈哈。

这么好的帖子,受教了。
我最近也学习这个,关于jitter的问题一直没弄明白,所以想请教大侠指导
5GHz的数据传输率,换算成信号周期200PS,如果保证眼图,是不是要做到Peak to Peak jitter 20PS左右的时钟?
但有看到有些资料说,数据抖动大没关系,只要时钟和数据一样就能正确采样到数据。
这两个该如何去理解,到底要什么样的PLL/CDR才能满足serders TX/RX的需要

问题不辨不明啊!
将此贴顶成serdes设计宝典贴!

有的CDR设计是看jitter tracking的能力,有的是看jitter filtering的能力,但同时又要保证CDR acqucition behavior。
如果你的设计是前者,那就要看重时钟和数据的相对抖动了,CDR是偏重于恢复数据的能力,一般在数据恢复后,要进行“恢复时钟”和“本地时钟”时钟域切换,只要时钟域切换没问题,恢复时钟是什么样子的,并不是太在乎。
至于你说的时钟jitter 在20ps,我不太明白是怎么回事。
这些也是个人理解哈,不是权威啊,我也是菜鸟的。互相学习。

想问一下,楼上做了多久的serdes,还说是菜鸟?


“菜鸟”的“菜”,按照认同来源台湾口语的人的说法,是“差”或“逊”的意思。维基百科上的释义。这样看来,水平差,做的越久越有资格称为菜鸟。不光技术逊,智商是不是也菜呢?
哈哈,咱还是多讨论技术吧。

‘’有的CDR设计是看jitter tracking的能力,有的是看jitter filtering的能力‘’
这个该如何理解吖,两种CDR的区别只是在带宽吗?分别应用在何场合?烦劳大侠再不厌其烦了 。
若是对应这两种CDR,TX要如何设计才能保证数据的顺利恢复,现在对这些很迷茫啊
20pS是我按照200pS简单乘以0.1看的,照大侠说的,这20ps没什么意义了

不太明白你说的问题啊。
为什么是200ps*0.1?
TX设计不是有指标要求的吗?我所接触的有sata,pcie,usb3等串行接口,TX的设计spec对数据发送质量有要求的,怎么和RX的恢复扯的上关系呢?
理论上,TX的发送只要满足spec的要求就可以了,在spec容忍的范围内,做到jitter越小越好。
RX恢复能力是看你equalizer和CDR设计的强弱了。
麻烦您能不能解释下你的问题?为什么有这样的疑惑?
至于jitter tracking和jitter filtering,我也是自己的理解,说出来也是想请大家讨论下。
对于sata,pcie,usb3等高速PHY设计而言,RX的作用是恢复对方发送的数据,并解串给link层,对于此类应用,一般在RX有本地时钟源,也就是说RX有两个重要模块CDR + local Clock Generator,Clock generator提供一个和数据率有一定频偏(频偏不能太大,这要看你的CDR恢复能力了)的本地时钟源,RX使用该时钟对接收的数据进行数据恢复和时钟恢复,恢复的数据经过时钟域转换再次切换到本地时钟上,这个是弹性buffer实现。所以这种应用是注重数据恢复的,因为在RX端是有clock generator的,虽然和接收数据的内嵌时钟有频差,但CDR是可以滤掉这个时钟频偏的,而且在CDR恢复时钟的过程中,CDR只要能跟的上数据的相位抖动即可,也就是说CDR jitter tracking能力强就可以把数据恢复出来,CDR恢复的时钟和接收的数据即使存在大的同相抖动,也是不太在乎的。
而对于很多通信应用而言,RX部分是没有local clock generator的,只有一个CDR,在OC**传输中,中间有很多的repeater的,每个repeater都是一个CDR,所以CDR的要求主要是对jitter filtering的能力,Thomas H Lee有偏经典的paper里面讲到了这钟CDR jitter tranfer fuction 带宽小比较好,对jitter filtering就好,同时要做到很好的抑制jitter peaking和acqusition能力。还有一篇文章也介绍了jitter tolerance的要求,即在保证jitter filtering能力的同时,也要做好高频的jitter tolerance。
第一种应用其实jitter tranfer funtion的带宽可以不用做小,做的太小了就削弱了jitter tracking的能力,同时对jitter peaking要求没有那么严格,因为jitter peaking只会影响到某段频率上的jitter tolerance,而不像第二种应用是多个CDR级联,jitter peaking会一级级的放大,最后会直接影响到后面的接收。
表达能力有限,说的不清楚的地方,我们继续讨论。
不知道理解的对不对,希望做Serdes的大侠们都来讨论下。

神贴 必须顶!

俺认识你,你就是水军!

一般大家会仿真多长时间来做eye-diagram呢,测试时是取100万个周期长度?

平时仿真,样本数比较少,一般取几百个样本,看下DJ
测试貌似去了几百M个样本数吧,示波器一般会外推到10^12或者更多来看TJ吧,还要看采样精度,貌似现在示波器是16倍或者32倍过采吧。

(2)眼图可以反映很多东西;Tj ,Dj ,Rj,amplitude等等,如果你看Tj,肯定要用prbs,如果你想抛开ISI影响,只是看看PLL phase noise 和 driver MOSFET noise引起的jitter(主要是Rj),就可以用clock来测试了。
对这段还有点糊涂的地方。
单就TX而言,主要的抖动源是PLL时钟和driver。我的电路是前端设计加上封装线寄生,再接了100nF,ac耦合和50ohm负载电阻。
如果想看Tj, 则是输入数据加PRBS,PLL时钟也是加上jitter的。 (Tj=Dj+Rj)
如果想单看driver部分的Tj贡献,就是输入加PRBS,PLL时钟为理想时钟。(Tj - PLL贡献的Rj)
如果想抛开ISI影响,就输入加clock, PLL时钟加上jitter。(无Dj,仅有Rj)
所以才会说眼图可以反映很多东西对吗,是根据你想看的东西不一样,加的激励不一样,才得到不同的想要看的结果?
弱弱的问一下,眼图plot出来后,是不是拿cursor量一下过零点交叉部分的宽度就是jitter的值,这个值是pk-pk值吗?

对于USB 3.0, 一般传输线大家取多长,来对de-emphasis效果做仿真呢?
那个传输线是用tline,然后填上多少ohm/meter的参数吗?
请有经验的大侠赐教!

请问下大家在进行仿真的时候的 抖动模型是怎么建立的

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