ADS进行Repeater仿真

一、Repeater定义和分类

那么，Repeater到底是什么呢？最简单的一个说明图例如下，Repeater是放置在信号通道中间，通过加重，均衡等方法来补偿信道损耗，从而在RX端得到可接受的信号质量的一种器件。

基本上，Repeater有如下特点：

• Repeater一般应用在长度比较长，损耗比较大的信号链路中，Repeater一般放置在Channel中间，靠近RX端的位置。(需要考虑Repeater补偿能力）；

• 通过均衡来补偿Upstream channel的损耗；

• 重新发送信号至Downstream channel, 而且有可能加入加重功能；

• Repeater包含RX和TX两个部分；

• Repeater分为两种: Re-driver和Re-timer；

在日常工作中，也经常会听到这几个相似但却不同的名词，比如“re-timer”, “repeater”,“re-driver“，也经常会有同事或朋友问我它们之间的区别，这个时候，我通常都会紧张一下，然后应付说都差不多。的却，它们都是用来描述非常相似的器件：一种用来放大或增强通过它们的信号的有源器件。然而，黑马和白马总是有一些差异的，Intel的一篇文档这样描述他们各自的定义（此处引用英文原文，避免翻译偏差）：

• Repeater: a general term for a length-extension device, covering both redrivers and re-timers.

• Redriver: an active component which may have receiver equalization, transmitter de-emphasis, analog signal amplification, etc., to better“shape”the signals passing through it. Re-drivers do not perform retiming (i.e., the device does not implement any interface protocol and no re-sampling is performed). Because it changes the analog behavior of the incoming signals, the propagation of jitter, noise and other analog effects from one connected channel to the other must be considered.

• Retimer: an active component that performs re-sampling of the incoming signal. It is also described as a bit-level re-timer. Because no analog effects are propagated from its inputs to its outputs, the transmitter and receiver portions of the device can be treated as independent endpoint devices.

二、Repeater例子

Pericom公司的PI3EQX8908是一个典型的PCIE Gen1/2/3 Re-driver, PI3EQX8908提供了TX端de-emphasis 调整(最高9 dB), Output Swing调整（最高1200 mVp-p), 接收端均衡调整(最高32.6 dB)，使得信号可以在40英寸(FR4)以上的传输通道中传输, 一个典型的应用实例如下图。

PI3EQX8908的内部结构框图如下，可以看出，PI3EQX8908主要包含Equalization, Amplifier, De-Emphais, Swing Control 几个部分。

在器件参数调整方面，PI3EQX8908也包含了用硬件Pin高低电平的方式和通过外置EEPROM使用I2C来进行调整两种方案，使用者可以根据实际情况进行选择。

均衡调整表格如下图：

De-emphasis Setting如下图：

Output Swing Setting调整如下图：

三、用ADS进行Re-driver仿真

在Repeater Simulation中，Repeater Model主要有三种不同类型：

• S 参数：Repeater厂商提供各种不同设置的S参数，仿真只需要把S参数加入到信号链路中即可。

• Hspice 模型：需要编写Hspice网表。

• IBIS-AMI 模型：可以用于各种支持IBIS-AMI模型的工具，简单方便，ADS最为典型。

如同前面介绍，Repeater AMI模型也分为RX，TX两个部分，一般来说，RX提供均衡来补偿前面通道的损耗，TX提供加重来改善后面信号的质量。

继续使用之前的PCIE Channel来做为例子：

没有Re-driver的眼图如下，眼睛基本闭合：

加入AMI Model以后，可以看到有RX, TX两个部分，每个部分有各自对应的参数可以进行设置，设计者需要对这些参数进行不同设置仿真，从而得到最优化的眼图。

有Re-Driver以后的波形，眼图有了很大改善：

有心学习的小伙伴也可以使用ADS 安装目录下examplesHSD 里面的例子“MidChannel_RetimerSupport_wrk.7zads”来进行学习，可以学到更多关于Repeater的内容。

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