一直想不到好的一個點來寫些東西。
今天是周末,是父親節,又是一個天文愛好者的節日
杭州處于黃梅季節,今天大雨,自然看不到這個天文景象
于是坐在電腦前碼一些關于眼圖的東西,碼著碼著,好像都挺普通的,網上到處都有。
遂刪之。。。
兄弟我做了11年的通信EMC,對高速設計一直不敢掉以輕心,也略有心得。早年懵懵懂懂的SDRAM,吃盡苦頭的DDR3,然后泰然處之的DDR4,再到后來的25GHz。
一路過來,成長頗多。
DDR3只縮成了一頁PPT放在的PCB設計文檔中,歸結為同層同組同參考。
DDR4洋洋灑灑寫了25頁。
25GHz只留下了一個成功的身影,就離開了。
今天就聊一聊扯一扯PAM4,因為其奇葩的眼圖,讓我決定翻翻資料。
整理一下,與兄弟們一些學習。
PAM4是PAM(Pulse Amplitude Modulation,脈沖幅度調制)調制技術的一種。有PAM3(for IEEE P802.3bp)、PAM4(for IEEE802.3, 28/56/100/400GHz)、PAM5(IEEE P802.3ab)、PAM8(IEEE P802.3bm)。..等多種不同位階數的編碼方式。PAM信號是繼NRZ(NonReturn-to-Zero)后的熱門信號傳輸技術,也是多階調制技術的代表,當前已被廣泛應用在高速信號互連領域。NRZ和PAM4信號典型波形如下圖所示。其中,右側為NRZ和PAM4的光眼圖對比,NRZ為單眼波形, PAM4為三眼波形(y軸方向存在3個眼狀圖形)。
RZ 編碼(Return-to-zero Code),即歸零編碼,其特點是在每個信號單元的中間均有跳變,為接收方提供了自同步機制(接收方根據該跳變對本方的時鐘基準進行調整)。
RZ(Non Return Zero Code)編碼,NRZ編碼也稱為不歸零編碼。
NRZ與PAM4信號差異如下:
? NRZ信號采用高、低兩種信號電平表示數字邏輯信號的1、0,每個時鐘周期可以傳輸1bit的邏輯信息。
? PAM4信號采用4個不同的信號電平進行信號傳 輸,每個時鐘周期可以傳輸2bit的邏輯信息,即 00、01、10、11。
這個圖就能看出PAM4編碼的優越性,只用了NRZ一半的空間就表達完了。
上圖是PAM4的三種表達方式。
這個是眼圖細節部分測試表達。
這些都是硬件角度的一些重點,我們切到EMC角度來看看。
EMC對這些高頻信號重點都是關心的他的信號頻率及其頻譜分布。
單一56Gbps信號而言,PAM4制式其基頻只有14GHz,而NRZ制式的基頻是28GHz,足足少了一半,是不是很優越?
還記得當年攢機的時候拼命超頻,自己搞EMI時一門心思想降頻。只要性能能保證,絕不升頻。
如果是上圖這種16組26Gbps轉8組26Gbaud架構的400GE光模塊會如何?光模塊內部用NRZ制式,是不是只有200GE的容量。從串擾角度講,你喜歡16組的26Gbps還是喜歡8組的26Gbps,當然是8組的,這些差分耦合的共模總能量明顯會少,雖然不是線性的一半。再看原始架構下,光模塊自身NRZ制式是16組的13Ghz,而PAM4才8組的6.5GHz,這時候一比較在基頻及總能量上PAM4都會優越很多。從這一層面上講,同一樣容量下,PAM4制式EMI性能會優先NRZ制式,這也是為什么這幾年PAM4在高頻場景應用越來越多的一個原因。當然,大部分人還是先看容量,EMC后面再說。
這是一個開發板,三個IC都同時支持NRZ和PAM4制式,A1有接地的散熱片,A2沒有散熱片,A3有不接地的散熱片。不管是哪種制式,李工都基于同一個頻率來測量研究,他設定為28GHz,是28Gbps NRZ制式2次諧波,是56Gbps PAM4制式2次諧波,即同一基頻,容量差一倍。
時域內測VPP,兩種制式幅度沒有大的區別。
近場scan掃描,在A3處測得的值也相近。
混響室中測試,發現最高能量也相近。
電波暗室中測試發現,能量也相近。
從上述的幾個比對測試看,同一頻率下,不管是NRZ還是PAM4輻射能量都相近,這時候站在EMC角度好像沒什么優越性,所以很遺憾。
但如果是相同的56Gbps容量,PAM4基頻比NRZ小一半,這時候在同一高頻點去測量,就會差很多(理論上是20db/decad),作者并未研究。
散熱片的接地方式不同,作者也測出了不同的值,我貼出來給兄弟們參考一下。
就這個參考板而言,A3接散熱片會變差,只有四邊都接地時,輻射才會最優,就相當于給A3做了一個屏蔽罩。
這是我2007寫的一篇關于散熱片的貼子,在老的站刊中還能看到。
這是散熱片兩點接地測得的數據。
這是4個接地點的數據。
這個不是接地的數據。
這個結論與李工的分析相近,原始的貼子里還有些意外情況及公式的分析,有興趣的兄弟可以去扒一扒。
最后說一句,上面關于PAM4部分的東西來源于網絡,自己小做整理,并未深入,有深入研究過的兄弟,請多多指教和分享。
責任編輯:pj
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