Notions de base sur l’intégrité du signal

Tableau 1. Causes des pertes le long des lignes de transmission

La cause

Désignation des marchandises

Absorption diélectrique

Les signaux à haute fréquence excitent les molécules dans l’isolant, ce qui l’amène à absorber l’énergie du signal. Il en résulte une réduction de la force du signal. L’absorption diélectrique est liée au matériau de la carte de circuit imprimé (PCB) utilisé et peut être améliorée par une sélection minutieuse du matériau.

Effet de peau

Les formes d’onde de courant variables, causées par les signaux AC et à haute fréquence, ont tendance à se déplacer à la surface d’un conducteur. Il en résulte l’auto-inductance du matériau produisant une réactance inductive accrue à haute fréquence, forçant les électrons à la surface du matériau. La réduction efficace de la zone conductrice provoque une augmentation de la résistance et donc une atténuation du signal. L’augmentation de la largeur de la piste peut réduire l’effet de la peau, mais ce n’est pas toujours possible. La figure 3 illustre ce problème.

Tableau 2. Circuits dans les FPGA d’émetteur-récepteur Stratix GX pour surmonter les problèmes d’atténuation

La cause

Désignation des marchandises

Pré-emphase

L’atténuation à haute fréquence ne peut pas être réalisée en augmentant la force du signal seule, car cela amplifiera également le bruit et la gigue associés au signal. La pré-emphase n’augmente que les composantes haute fréquence du signal en augmentant le niveau du premier symbole transmis, tout en laissant les symboles suivants intacts, s’ils ont été transmis au même niveau.

Par exemple, si un signal devait transmettre un niveau élevé pour trois symboles, seul le premier symbole serait boosté, tandis que les deux suivants seraient transmis au niveau habituel. (Voir la figure 3.) Si un seul symbole était transmis à un niveau élevé, cela serait également renforcé.

La pré-emphase est également une fonction clé pour surmonter les effets de la gigue dépendant du modèle, y compris la perte d’amplitude, le déplacement dans le temps, et les bords arrondis de signal.

Égalisation des récepteurs

Des circuits de récepteur dédiés sont utilisés pour atténuer les composants à haute fréquence du signal lorsqu’il arrive au récepteur pour compenser les pertes de ligne. Les appareils Stratix GX ont une égalisation programmable pour les lignes de transmission de 20 » et 40 ».

Tableau 3. Types de couplage qui provoquent des conversations croisées

Couplage

Désignation des marchandises

Inductance mutuelle

C’est l’effet du courant induit d’un fil entraîné, ou agresseur, apparaissant sur le fil silencieux, ou victime, au moyen d’un champ magnétique. L’inductance mutuelle provoque l’apparition d’ondes positives à l’extrémité proche de la ligne victime (la plus proche de l’émetteur) provoquant une inductance proche de l’extrémité, tandis que des ondes négatives apparaissent à l’extrémité de la ligne de transmission (plus proche du récepteur), provoquant une diaphonie lointaine.

Capacité mutuelle

Il s’agit du couplage de deux champs électriques, où le courant électrique proportionnel au taux de changement de tension du conducteur est injecté dans la ligne victime. La capacité mutuelle provoque l’apparition d’ondes positives aux deux extrémités de la ligne de transmission.

0-9

8b10b

Méthode de codage de données 8 bits dans une forme 10 bits pour s’assurer que les données sont construites de 1s et 0s égaux. Utilisé dans des transmissions de données à grande vitesse de récupération de données d’horloge (CDR) pour assurer la densité de transition de données, l’intégrité d’horloge, et l’Équilibrage c.c.

Un

Aligner les caractères

Code spécial ou virgule transmis pour afficher le début des données dans un flux série. Utilisé par le récepteur pour réaligner les données.

Atténuation

Réduction de l’amplitude du signal qui est généralement causée par la longueur qu’un signal est nécessaire pour voyager.

B

Courbe de baignoire

Représentation graphique du débit d’erreur binaire généré lors des tests de taux d’erreur binaire. La forme est souvent similaire à celle d’une baignoire en raison des différents emplacements des bords de données utilisés pendant le test.

TEB

Taux d’erreur binaire. Le TEB peut être considéré comme le nombre de bits d’erreur divisé par le nombre de bits reçus au cours d’une période donnée.

BERT

Testeur de taux d’erreur binaire. Instrument utilisé pour mesurer le taux d’erreur binaire. Se compose généralement d’un générateur de motifs et d’un analyseur de signaux.

BIST

Auto-test intégré. Circuits intégrés dans l’émetteur-récepteur pour permettre la testabilité sans avoir besoin de se connecter au monde extérieur.

BW

Bande passante. Limites de fréquence auxquelles un système fonctionnera.

C

CDR

Récupération de données d’horloge. Une technique pour intégrer l’horloge et les données dans un seul signal pour le bien de la transmission. Les données série à grande vitesse exigent que les horloges soient intégrées dans le flux de données pour supprimer des problèmes d’inclinaison et de jitter liés à la transmission séparément.

Aligneur de canaux

Les circuits émetteurs-récepteurs utilisés pour aligner les canaux de l’émetteur-récepteur lorsque plus d’un canal est nécessaire pour gérer une interface de données à grande vitesse.

CJTPAT

Modèle continu de gigue. Modèle de test IEEE utilisé dans les tests de conformité Ethernet 10-Gbit.

Groupes de codes

Sélection des virgules utilisées dans un protocole particulier. Par exemple, XAUI utilise les codes /K/, /A/, /R/ & /T/ où /K/ indique la synchronisation des voies, /A/ indique l’alignement de la voie à la voie, /R/ indique le code de saut et /T/ indique la fin.

Virgule

Codes uniques fournis dans le codage 8b10b pour les informations de contrôle. Également connu sous le nom de K caractères.

Mode commun (VCM)

Signal ou bruit de magnitude et de phase identiques qui apparaît sur les deux entrées d’un récepteur différentiel. Ce bruit peut ensuite être supprimé à l’entrée du récepteur, connu sous le nom de rejet de mode commun.

Points de conformité

Points de mesure spécifiques dans un circuit. Utilisé lors de la caractérisation du système pour montrer qu’un signal est conforme aux spécifications.

Diaphonie

Signal indésirable d’un circuit superposé à un circuit secondaire, causé par l’inductance mutuelle ou la capacité mutuelle entre les deux circuits.

Crpat

Motif aléatoire continu. Modèle de test IEEE utilisé dans les tests de conformité Ethernet 10-Gbit.

CRU

Unité de récupération d’horloge. Circuits dédiés utilisés pour récupérer l’horloge dans un schéma de transmission basé sur CDR.

E

Emi

Interférence électromagnétique. Ondes électromagnétiques indésirables rayonnant d’un circuit à l’autre, provoquant des interférences ou du bruit.
Péréquation

Méthode d’augmentation du gain d’un signal à haute fréquence pour compenser l’atténuation du signal pendant la transmission. Les circuits d’égalisation sont généralement inclus dans les circuits récepteurs.

Diagramme des yeux

Une forme d’onde à grande vitesse superposée générée sur un certain nombre de cycles de données, représentant la tension et le bruit de synchronisation associés à une ligne de transmission. Plus l’œil est propre dans l’intrigue, meilleur est le signal.

F

FFT

Transformée de Fourier rapide.

FR4

Stratifié standard utilisé dans la construction de PCB et de fond de panier.

G

Rebond au sol

Bruit momentané sur le plan de masse de l’appareil provoquant un signal 0 à tort être vu comme un 1. Le rebond au sol est provoqué par la commutation simultanée des sorties (SSO).

H

HSPICE

Programme de simulation HP avec accent mis sur les circuits intégrés. Modèles de simulation de circuits analogiques utilisés pour déterminer le comportement de l’émetteur-récepteur lors de la simulation du système.

Je

IBIS

Spécification des informations de mémoire tampon d’E/S. Modèles comportementaux de tampon d’E/S utilisés pour déterminer le comportement de l’émetteur-récepteur lors de la simulation du système. Les modèles IBIS ne conviennent pas à la simulation à grande vitesse supérieure à 1 Gbps.

Personnages inactifs

K (virgule) séquence de données de code transmise quand les données ne sont pas présentes, pour maintenir la synchronisation de données d’horloge. Le codage 8b10b utilise le code K28.5 pour cette fonction.

Correspondance d’impédance

Fonction de s’assurer que l’impédance de l’émetteur, du récepteur et de la ligne de transmission est identique. Des impédances mal adaptées pourraient avoir comme conséquence des réflexions de signal, la sonnerie, le dépassement, le undershoot, et les formes d’onde d’escalier.

ISI

Interférence inter-symboles. Corruption des données causée par les résidus d’un signal précédent interférant avec les données actuelles. Généralement causée par des réflexions sur la ligne.

UIT-T

Secteur de la normalisation des télécommunications de l’Union internationale des télécommunications. Organisation des normes de télécommunication.

J

JBOD

Juste un tas de lecteurs. Terme de réseau de stockage pour un lecteur de disque ou nombre de lecteurs de disque montés dans leur propre enceinte mais sans aucun processeur de contrôle.

Gigue

Délai entre la transition prévue du signal et la transition réelle.

L

Réseau local

Réseau local.

LDT

Transport de données Lightning. Norme logique différentielle basse tension utilisée dans les applications informatiques. Renommé à la norme hypertransport™.

LVDS

Signalisation différentielle basse tension. Interface d’E/S différentielle haute vitesse couramment utilisée dans les applications d’émetteurs-récepteurs haute vitesse.

M

Onglets (contexte de mise en page de la carte)

Terme PCB décrivant la technique de mise en page utilisée pour s’assurer que les canaux d’E/S à grande vitesse ont une longueur de voie équivalente. Apparaissent comme des tremblements sur un PCB.

MJS

Méthodologies pour la spécification de la gigue. Document décrivant la spécification de gigue et les mesures pour un protocole particulier qu’un produit doit atteindre avant qu’il ne soit conforme à la spécification.

Capacité mutuelle

Le couplage de deux conducteurs via un champ électrique qui injecte un courant sur la ligne silencieuse (victime) proportionnel au taux de changement de tension sur la ligne entraînée (agresseur).

Inductance mutuelle

L’effet d’induire du courant d’une ligne entraînée (agresseur) sur une ligne silencieuse (victime) au moyen d’un champ électrique.

O

Dépassement

Le pourcentage d’une forme d’onde s’élève au-dessus de sa valeur déterminée supérieure avant de régler à la valeur correcte.

P

PCB
Carte de circuit imprimé. Feuille isolée recouverte d’un motif prédéfini de matériau conducteur, qui devient un circuit lorsqu’il est rempli de composants électroniques.
LMPC
Logique couplée à l’émetteur positif. Norme d’E/S basée sur la logique de couple d’émetteurs, utilisée dans les applications à grande vitesse en raison de ses propriétés de commutation d’état rapide.
SCP
Sous-couche de codage physique. De nombreux protocoles divisent la couche physique du modèle d’interconnexion de systèmes ouverts (OSI) en deux autres sous-couches, PMA et PCS. La sous-couche PCS décrit la fonctionnalité numérique de l’interface physique, y compris l’alignement des mots, la détection de modèles et le schéma de codage des données tel que 8b10b.
Détecteur de motifs
Logique de l’émetteur-récepteur utilisée pour identifier des modèles de données spécifiques dans le flux de données afin d’aligner les données. Peut employer des codes de virgule 8b10b, des modèles A1A2 dans des données SONET, ou des codes de données utilisateur.
PLL
Boucle à verrouillage de phase. Un système de contrôle de fréquence en boucle fermée basé sur la différence de phase entre le signal d’entrée et le signal de sortie d’un oscillateur contrôlé. Les LLP peuvent corriger les écarts de phase de fréquence de grande et de petite taille grâce à un réglage approximatif et fin, respectivement.
PMA
Sous-couche de fixation du milieu physique. De nombreux protocoles divisent la couche physique du modèle d’interconnexion de systèmes ouverts (OSI) en deux autres sous-couches, PMA et PCS. La sous-couche PMA décrit la section analogique ou électrique de l’interface.
SDRP
Séquence de bits pseudo-aléatoire. Une séquence d’essai de télécommunication présentant certaines qualités de hasard et d’autocorrélation. Bien qu’une séquence PRBS puisse être utilisée pour évaluer les performances d’un système dans des conditions de données aléatoires, elle est entièrement prévisible et reproductible.
Pré-emphase
Procédé d’alluration d’un signal de données pour compenser les pertes IR introduites par le support de transmission. La pré-emphase augmente le signal initial lorsqu’une transition se produit, mais dés-accentuera un signal avec une longueur d’exécution supérieure à 1 après le premier intervalle unitaire.
Personnes handicapées
Distorsion de la largeur d’impulsion (voir DCD).

R

Matcher de taux

La logique de l’émetteur-récepteur utilisée pour faire correspondre les données reçues à l’horloge logique interne. Dans les systèmes basés sur CDR, les fréquences d’horloge des périphériques de transmission et de réception souvent ne s’assortissent pas. Cette non-concordance peut faire transmettre les données à un débit légèrement plus rapide ou plus lent que le périphérique de réception peut interpréter. Le matcher de débit résout les différences de fréquence entre l’horloge récupérée et l’horloge de tableau logique PLD en insérant ou en supprimant des caractères amovibles du flux de données, tel que défini par le protocole de transmission, sans compromettre des données transmises. Également connu sous le nom de correction d’horloge.

Réflexion

L’apparition d’un signal précédemment transmis sur la ligne de transmission causant des interférences avec le signal actuel. Les réflexions sont causées par une ligne de transmission mal terminée ou discontinue, où l’énergie du signal n’est pas complètement absorbée dans le récepteur et est donc transmise vers l’émetteur.

Sonnerie

L’apparition d’un dépassement et d’un sous-dépassement du signal au récepteur, causée par des réflexions sur la ligne de transmission.

RJ

Nervosité aléatoire. Gigue imprévisible cassée par le bruit aléatoire présent pendant les transitions de bord, provenant de composants mal conçus ou d’alimentations bruyantes.

Le RPAT

Modèle aléatoire. Modèle de test IEEE utilisé dans les tests de conformité Ethernet 10-Gbit.

Longueur de l’exécution

Le nombre d’intervalles d’unités (UIs) avant qu’une transition ait lieu pour que l’horloge soit récupérée du chemin de données. Fait référence aux transmissions basées sur le CDR.

S

Scrambler

Schéma pré-arrangé de codage de transmission utilisé pour bit-disperser des données afin de fournir le C.C. Équilibrage et de s’assurer CDR. Utilisé dans des applications SONET/SDH.

SERDES

Sérialiseur/ deserializer. Convertit les données parallèles à basse vitesse de la source en données série à grande vitesse pour la transmission à l’émetteur. Convertit les données série haute vitesse reçues en données parallèles à basse vitesse au niveau du récepteur.

Intégrité du signal

Les techniques de conception utilisées pour s’assurer que les données transmises peuvent être interprétées avec succès par le récepteur dans les tolérances du protocole.

SJ (gigue sinusoïdale)

Jitter variable lent, qui est souvent suivi par un PLL. La gigue sinusoïdale résulte du couplage croisé de divers signaux dans le système. Également connu sous le nom de bruit cyclostationnaire.

Biais

Délai entre différents bits transmis en même temps, mesuré au récepteur.

Ignorer les caractères

K (virgule) caractères utilisés pour l’alignement des données. Le récepteur supprimera ces caractères d’un flux de données pour tenir compte des problèmes d’inclinaison entre les canaux ou entre les horloges système. Utilisé pour l’alignement de canal et l’appariement de débit.

SONET

Réseau optique synchrone. Norme de réseau de télécommunication décrivant la connexion de systèmes optiques.

SSO

Sorties de commutation simultanées. Condition où un certain nombre de sorties basculent au même niveau en même temps. Cela peut entraîner un rebond du sol dans un système non protégé.

T

Résiliation

Ajout de composants passifs sur la ligne de transmission pour assurer la correspondance d’impédance entre l’émetteur, le récepteur et la ligne de transmission.

TIA

Association de l’industrie des télécommunications. Organisation des normes de communication.

U

Sous-branche

Pourcentage d’une forme d’onde tombe en dessous de sa valeur déterminée la plus basse avant de régler à la valeur correcte.

V

Via (contexte pcb)

Utilisé comme méthode d’interconnectivité pour un PCB multicouche. Construit à l’aide d’un trou plaqué étain relié aux voies nécessitant une connectivité.

VOD (VOD)

Différentiel de sortie de tension. Décrit la différence de tension de crête à crête entre un niveau de tension de signal actif faible et actif élevé.

W

WAN

Réseau étendu. Un réseau de communication utilisé pour connecter un certain nombre de réseaux locaux entre eux.

Promenez-vous

Semblable à la gigue. Variation à long terme d’une forme d’onde numérique par rapport à son état d’origine transmis.

X

XAUI

Interface d’unité de fixation 10 Gbit. Décrit la connexion Ethernet 10-Gbps facultative entre l’interface physique (PHY) et le Contrôle d’accès au support (MAC). Peut être utilisé comme alternative à XGMII pour les applications de puce à puce ou de fond de panier. XAUI fournit une interface à quatre canaux fonctionnant à 3,125 gigabits par seconde (Gbps).

XGMII

Interface indépendante des médias 10 Gbit. Décrit la connexion d’interface Ethernet 10-Gbps entre MAC et PHY. XGMII fournit une interface à 74 broches fonctionnant à 312 Mhz.

XSBI

Interface seize bits 10 Gbit. Décrit la connexion facultative d’interface Ethernet 10-Gbps entre MAC et PHY. Nécessite 16 voies différentielles fonctionnant entre 622 et 645 Mbps.

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