【導(dǎo)讀】COM(信道工作余量)是一個(gè)由多個(gè)測量參數(shù)結(jié)合成的、類似于信噪比的品質(zhì)因數(shù)，就像ENOB(有效位數(shù))一樣，它用于表征模數(shù)轉(zhuǎn)換器。對COM來說，余量越大，信道越好。因?yàn)镃OM是根據(jù)不同測量參數(shù)創(chuàng)造出來的，而且包括模型結(jié)果，所以有許多因素會(huì)導(dǎo)致它出問題。
在我們介紹這種新的可觀測變量之前，先讓我們回顧一下大約15年前我們是如何處理抖動(dòng)這種類似情況的。
與COM相比，抖動(dòng)似乎很簡單，即信號(hào)變化時(shí)序與它們理想值之間的差異。我們很容易把這種分布情況想象為這些時(shí)序變化的直方圖。
圖1顯示了示波器如何用眼圖來展示抖動(dòng)的，現(xiàn)在示波器也使用柱狀圖來表征抖動(dòng)。
圖1：示波器可以提供抖動(dòng)分布情況(來源：Teledyne LeCroy)。
總抖動(dòng)的錯(cuò)誤
世代出現(xiàn)在時(shí)鐘數(shù)據(jù)手冊上的峰峰值抖動(dòng)證明是不夠的。來自隨機(jī)過程的抖動(dòng)——主要是來自串行解串器(SerDes)參考時(shí)鐘的相位噪聲——會(huì)隨時(shí)間不斷變化；測量峰峰值抖動(dòng)的時(shí)間越長，得到的抖動(dòng)值就越大。這時(shí)，推動(dòng)高速串行數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的人們都遵循了Yogi Berra的建議：“當(dāng)你遇到一個(gè)好機(jī)會(huì)時(shí)，請把握住。”
為了避免定義不清、不可再現(xiàn)的峰峰值抖動(dòng)，我們做出了合情合理的選擇，將BER(誤碼率)包含在了一個(gè)新數(shù)量的定義中，這就是TJ(BER)(在某個(gè)誤碼率時(shí)定義的總抖動(dòng))。TJ測量某一給定BER時(shí)的眼圖閉合度，也就是說，如果TJ(BER)小于這個(gè)指定BER的位周期，那你就有一定的抖動(dòng)余量，也就沒問題——這正是人們想要的峰峰值測量特性。
聽起來很棒！可以慶功了嗎？
別急。因?yàn)槲覀冴P(guān)心的BER非常低，大約是1E-12到1E-18，所以需要花很長的時(shí)間來測量TJ(BER)，而且能夠測量BER的唯一設(shè)備BERT(誤碼率測試儀)真的很貴，并且對診斷實(shí)驗(yàn)室中的其它問題并不是那么有用。因此我們開發(fā)了許多技術(shù)，可以快速從測量結(jié)果估計(jì)出TJ(BER)，但這又導(dǎo)致一個(gè)很大的問題：你可以稱之為群抖動(dòng)。這些外推技術(shù)需要依靠示波器功能來測量抖動(dòng)的多個(gè)獨(dú)立分量：RJ、DJ、ISI、PJ、DCD以及其他幾個(gè)你可能知道或者可能已經(jīng)忘了的縮寫。
不同的測試測量公司開發(fā)出了不同的方法，他們的測量結(jié)果又是大相徑庭。從2000年直到2006年，來自不同的測試測量公司的設(shè)備測出的結(jié)果至少差30%，甚至經(jīng)常超過100%，而這些公司都是你知道的、信賴的、制造卓越設(shè)備的公司。在2004年以前，沒有人能裝配出一套可以準(zhǔn)確區(qū)別哪些結(jié)果是正確的、哪些結(jié)果又是錯(cuò)誤的系統(tǒng)。
問題來自于我們?nèi)绾芜x擇將RJ、DJ、ISI、PJ等結(jié)果整合成“套餐”，然后在此基礎(chǔ)上估計(jì)出TJ(BER)。通過從相互依賴的數(shù)值套餐(圖2)中構(gòu)建TJ(BER)，我們很難判斷進(jìn)入套餐的測量數(shù)據(jù)中哪里出了錯(cuò)。你會(huì)發(fā)現(xiàn)，如果你改變ISI數(shù)值，你也會(huì)改變RJ數(shù)值。如果增加了串?dāng)_，那么所有的測量就都白做了。
圖2：相互依賴的變量組成的套餐很難調(diào)試，而COM就是這樣一種套餐。
隨著我們從幾個(gè)Gb/s發(fā)展到10+Gb/s，ISI(碼間干擾)成為了最大的問題。ISI是由于信道的頻率響應(yīng)引起的；它會(huì)改變信號(hào)的幅度和時(shí)序，改變程度取決于發(fā)送碼元的順序。這個(gè)問題給我們帶來了COM，也帶來了歷史重演的可能性。
回到2003-2004年，我們中的一些人在那時(shí)的安捷倫科技公司搭建了一個(gè)精密抖動(dòng)發(fā)送器，并將所有測試測量公司提供的全部抖動(dòng)分析儀集中在一起工作。我們將測量得到的精確的RJ、PJ、ISI和DCD(隨機(jī)抖動(dòng)、周期抖動(dòng)、碼間干擾和占空比失真)合成套餐，做了數(shù)百次的測量，然后……我靜靜地坐在起居室里，開始判斷最佳的技術(shù)。當(dāng)時(shí)我的最大問題是套餐成分太多。即使我精確地知道每種抖動(dòng)有多少進(jìn)入每個(gè)信號(hào)，也沒有辦法判斷為什么不同的技術(shù)會(huì)失敗(而且它們都失敗了！)。
為了搞清測量的意義，我不得不做一些基本的科學(xué)實(shí)驗(yàn)：從我們能夠搭建的最干凈、最低抖動(dòng)的系統(tǒng)開始，然后一次加入一種抖動(dòng)，比較結(jié)果，然后增加第二種抖動(dòng)，再比較結(jié)果，以此類推。它花了我整整6個(gè)星期的時(shí)間來分析數(shù)據(jù)，并找出哪些技術(shù)是精確的，以及原因是什么。兩年多后測試測量行業(yè)得到的結(jié)果才開始趨同到彼此10%-15%以內(nèi)——整個(gè)行業(yè)困惑了5年以上，并且至少有一家公司因?yàn)闊o法產(chǎn)生精確結(jié)果而停業(yè)。
回到COM，擁有一個(gè)基于多個(gè)原因形成的單一品質(zhì)因數(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的靈活性，并且不犧牲互操作性。這種靈活性和互操作性的組合是一個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的巔峰。沒有人想要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)類似于“技術(shù)社會(huì)主義”，但每個(gè)人都希望它確保互操作性。成功了！COM。
除非我們遇到處理抖動(dòng)時(shí)的相同問題。
COM等于信號(hào)幅度與收集到的信號(hào)損傷的比值。這個(gè)損傷包括來自信號(hào)通道的損傷、來自所有串?dāng)_攻擊信道的損傷以及標(biāo)準(zhǔn)委員可能想到的所有其它損傷源引起的損傷。
與TJ(BER)一樣，COM測量的精度取決于其成分的精度。與TJ(BER)不一樣的是，COM測量還取決于模型。下面是COM套餐成分的清單：
1.有問題信道和所有串?dāng)_攻擊線的信道S參數(shù)
2.發(fā)送器和接收器(SerDes)封裝模型
3.接收器3dB帶寬
4.發(fā)送器均衡器系數(shù)的最大/最小值
5.連續(xù)時(shí)間線性均衡器(CTLE)增益
6.受害線、近端和遠(yuǎn)端攻擊線的峰峰值差分輸出電壓
7.電平分離失配比(針對PAM4應(yīng)用)
8.發(fā)送器信噪比
9.判決反饋均衡器(DFE)長度和系數(shù)限制
10.RJ
11.與雙路迪拉克模型有關(guān)的峰峰值DJ
12.單側(cè)噪聲譜密度
這份清單使得TJ(BER)處方看起來相當(dāng)簡單哪！
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