Die Öffnung des Signalauges – Qualitätsmerkmal für High-Speed-Verbindungen und wie sie bei RapidIO gewährleistet werden kann
Sicherung der Signalqualität mit RapidIO
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Sicherung der Signalqualität mit RapidIO
Zum einen muss der Serial-RapidIO-Switch mit einem sauberen Taktsignal mit möglichst geringem Jitter versorgt werden. Werden die Eingangstaktsignale multipliziert, um die Frequenz des Ausgangssignals zu erhöhen, müssen die Chip-Schaltkreise optimiert werden, um den Anteil an Phasenrauschen möglichst gering zu halten. Moderne RapidIOSwitches wie der Tsi57x von Tundra sind in der Lage, aus einem 156,25-MHz-Takt unter Verwendung einer integrierten PLL ein Ausgangssignal von bis zu 3,125 GHz zu erzeugen. Bei vielen Produkten wird dies mithilfe eines separaten Schaltkreises erreicht, der allerdings nicht den niedrigen Jitter einiger Switches bietet. Aufgrund des zusätzlichen Jitters der Ausgangssignale ist bei der Platinenentwicklung eine geringere Toleranz gegenüber den oben genannten Problemen hinsichtlich Signalintegrität auf Platinenebene möglich.
So muss bei der Entwicklung von High-Speed-Leiterplatten die Signalabschwächung berücksichtigt werden. Grundsätzlich erfolgen eine Amplitudenverringerung sowie eine Phasenverschiebung des Signals, bis es zum Endpunkt gelangt. Wie auch bei anderen Medien werden Oberschwingungen und hohe Frequenzen proportional stärker gedämpft als niedrige Frequenzen. Eine Verstärkung des Gesamtsignals führt nicht zum gewünschten Ergebnis, da hierdurch auch das Störrauschen verstärkt und die frequenzabhängige Phasenverschiebung nicht berücksichtigt würde. Zur Umgehung dieses Problems und zur Gewährleistung der Integrität des Ursprungssignals verwenden Serial-RapidIO-Switches und -Endpunkte Techniken zur Vorverzerrung sowie Frequenzentzerrung auf Empfängerseite.
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Wirkungsweise der Vorverzerrung
Zur Darstellung der Wirkungsweise von Vorverzerrung auf Senderseite und der Frequenzentzerrung auf Empfängerseite dient ein Blick auf das Diagramm mit dem Empfangs-Auge. Die Öffnung des Auges würde sich ohne Anwendung dieser Techniken schließen. Die Vorverzerrung auf Empfängerseite stellt eine Technik dar, bei der dem Übertragungssignal hochfrequente Schwingungen beigefügt werden, um die Dämpfung und Phasenverschiebung zwischen den Endpunkten zu kompensieren.
Bei der Vorverzerrung wird die ausgehende Wellenform mithilfe einer Übertragungsfunktion vervielfacht, die den hochfrequenten Anteil der ausgehenden Wellenformen verstärkt und gleichzeitig eine Phasenverschiebung durch imaginäre Komponenten erzeugt, die die Phasenverschiebung durch das Übertragungsmedium kompensieren. Auf diese Weise wird die Signalintegrität effektiv gewährleistet sowie das Auge des Diagramms offen gehalten (Bild 2).
Während die Vorverzerrung normalerweise von vielen High-Speed-ICs eingesetzt wird, um die Signalintegrität des Gesamtsystems zu optimieren, sollte eine Vorverzerrung auf „Senderseite“ stets mit einer Frequenzentzerrung auf „Empfängerseite“ einhergehen. Bei der Frequenzentzerrung wird eine Übertragungsfunktion zur Verstärkung angewandt, um Übertragungsverluste und eine Phasenverschiebung höherer Frequenzen zu kompensieren, die auf Platine und Backplane zurückzuführen sind. Da diese Übertragungsverluste vor Eintreffen des Signals am Ziel-IC auftreten, müssen im Switch Maßnahmen zur Kompensierung dieser Verluste ergriffen werden – normalerweise, bevor die Signale an den nächsten Switch oder einen Endpunkt weitergeleitet werden. Die Frequenzentzerrung bietet ähnliche Vorteile wie die Vorverzerrung und verbessert den Rauschabstand insgesamt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die einzelnen an den Switch angeschlossenen Verbindungen unter Umständen jeweils unterschiedliche Eigenschaften haben.
- Sicherung der Signalqualität mit RapidIO
- Sicherung der Signalqualität mit RapidIO
- Sicherung der Signalqualität mit RapidIO
- Leiterplatten-Design: „Schallgrenze“ 300 MHz
