高速串行接口由于連接簡單、數(shù)據(jù)吞吐量大和先天的共模干擾抑制優(yōu)勢，成為背板互聯(lián)的接口。但是于傳輸線、連接器以及過孔會對高頻信號的衰減，這些問題是系統(tǒng)設計時需要考慮的問題。

　　1 背板鏈路對信號的衰減

　　背板傳輸線是整個高速背板鏈路對信號衰減貢獻的因素。圖1是傳輸線模型。

　　圖1中，R為串聯(lián)電阻（Ω/英寸）；L為串聯(lián)電感（H/英寸）；C為并聯(lián)電容（F/英寸）；G為并聯(lián)電導（S/英寸）。

　　對于理想傳輸線，假定R=G=0；而對于實際有損傳輸線，串聯(lián)電阻和并聯(lián)電導均不為零。受趨膚效應的影響，有損傳輸線串聯(lián)電阻隨著信號頻率的增加而增大，趨膚效應造成的衰減與頻率的平方根成正比。并聯(lián)電導引入的損耗稱為介質損耗。

　　圖2所示為40英寸FR4差分微帶線的插損圖。其中曲線1是由于趨膚效應造成的衰減，曲線2是由于介質損耗造成的衰減，曲線3是二者的疊加，即傳輸線總的插損。由圖2可知，微帶線對信號的低頻成分衰減較小，對高頻成分衰減較大，對信號頻譜呈現(xiàn)為低通濾波特性。從時域看，信號幅度有所降低、抖動加劇。傳輸線衰減引入的抖動稱為ISI抖動。 圖3所示為Agilent N4906 BERT發(fā)出的3.75 Gb/s差分信號眼圖，使用的測量示波器是DSA8200。輸出差分信號擺幅為1 000 mV，碼型為PRBS7-1。經(jīng)過上述40英寸FR4微帶線后，得到圖4所示眼圖，信號幅度只有800 mV左右，眼圖開度不足50 mV。時域抖動為0.8 UI左右。

　　除以上趨膚效應和介質損耗所引入的插損外，加工后的傳輸線表面光滑度、介質溫度和濕度也是影響傳輸線衰減變化的因素。對于這些額外的衰減，系統(tǒng)設計時需要考慮保留足夠的補償裕量；作為整個背板鏈路的一部分，背板高速連接器以及過孔也會引入插損。

　　2 預加重和均衡補償鏈路衰減

　　由于背板鏈路對信號頻譜有低通濾波衰減特性，可以采用預加重和均衡技術補償信號的高頻衰減。

　　圖5為預加重和均衡器的頻響曲線，其中曲線1為背板鏈路的頻響，曲線2為預加重均衡器的等效頻響。圖中的曲線3為背板鏈路頻率響應和預加重均衡器疊加后的頻響效果。圖6是圖4所示信號經(jīng)過Maxim均衡器補償后得到的眼圖，可以看出，經(jīng)過均衡器后，ISI抖動被消除，信號得到完整恢復。

　　3 外置預加重均衡器在背板互聯(lián)中的應用

　　ASIC Serdes接口通常也支持預加重和均衡功能。對于近距離背板鏈路并且ASIC回損性能較好的系統(tǒng)，通常考慮利用ASIC內部的預加重和均衡功能補償鏈路衰減。而在長線傳輸中電源噪聲和地噪聲，以及ASIC內部多個Serdes接口之間存在的串擾，都使會ASIC內部的預加重均衡性能大打折扣。另外，由于ASIC內部均衡器的效果通常只能通過系統(tǒng)誤碼率測試，沒有辦法通過眼圖測量直接評估其性能及工作效果。即使在一個背板鏈路通道的誤碼測試中沒有發(fā)現(xiàn)問題，也無法保證系統(tǒng)留有足夠裕量來補償背板插損變化以及溫度、濕度變化所引入的插損。

　　Maxim的預加重均衡器采用雙極型SiGe工藝，與ASIC內置CMOS數(shù)字預加重均衡器相比，具有補償能力強、輸出擺幅大、通道間串擾低等特點，有助于改善回損指標。這些優(yōu)異性能為系統(tǒng)保留了足夠的補償裕量，使長距離背板傳輸成為可能。

　　基于上述外置均衡器的優(yōu)勢，實際應用時外置預加重均衡器配合ASIC芯片的內部預加重和均衡，在FR4背板可以輕松實現(xiàn)50英寸以上的高速鏈路互聯(lián)，同時又保證鏈路保留足夠的補償裕量。