【導(dǎo)讀】COM(信道工作余量)是一個由多個測量參數(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。因為COM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這種類似情況的。
與COM相比，抖動似乎很簡單，即信號變化時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的，現(xiàn)在示波器也使用柱狀圖來表征抖動。
圖1：示波器可以提供抖動分布情況(來源：Teledyne LeCroy)。
總抖動的錯誤
世代出現(xiàn)在時鐘數(shù)據(jù)手冊上的峰峰值抖動證明是不夠的。來自隨機過程的抖動——主要是來自串行解串器(SerDes)參考時鐘的相位噪聲——會隨時間不斷變化；測量峰峰值抖動的時間越長，得到的抖動值就越大。這時，推動高速串行數(shù)據(jù)技術(shù)標準的人們都遵循了Yogi Berra的建議：“當你遇到一個好機會時，請把握住。”
為了避免定義不清、不可再現(xiàn)的峰峰值抖動，我們做出了合情合理的選擇，將BER(誤碼率)包含在了一個新數(shù)量的定義中，這就是TJ(BER)(在某個誤碼率時定義的總抖動)。TJ測量某一給定BER時的眼圖閉合度，也就是說，如果TJ(BER)小于這個指定BER的位周期，那你就有一定的抖動余量，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。因為我們關(guān)心的BER非常低，大約是1E-12到1E-18，所以需要花很長的時間來測量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，并且對診斷實驗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)果估計出TJ(BER)，但這又導(dǎo)致一個很大的問題：你可以稱之為群抖動。這些外推技術(shù)需要依靠示波器功能來測量抖動的多個獨立分量：RJ、DJ、ISI、PJ、DCD以及其他幾個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確區(qū)別哪些結(jié)果是正確的、哪些結(jié)果又是錯誤的系統(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)，我們很難判斷進入套餐的測量數(shù)據(jù)中哪里出了錯。你會發(fā)現(xiàn)，如果你改變ISI數(shù)值，你也會改變RJ數(shù)值。如果增加了串擾，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；它會改變信號的幅度和時序，改變程度取決于發(fā)送碼元的順序。這個問題給我們帶來了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的安捷倫科技公司搭建了一個精密抖動發(fā)送器，并將所有測試測量公司提供的全部抖動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(隨機抖動、周期抖動、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)。當時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有多少進入每個信號，也沒有辦法判斷為什么不同的技術(shù)會失敗(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)實驗：從我們能夠搭建的最干凈、最低抖動的系統(tǒng)開始，然后一次加入一種抖動，比較結(jié)果，然后增加第二種抖動，再比較結(jié)果，以此類推。它花了我整整6個星期的時間來分析數(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)——整個行業(yè)困惑了5年以上，并且至少有一家公司因為無法產(chǎn)生精確結(jié)果而停業(yè)。
回到COM，擁有一個基于多個原因形成的單一品質(zhì)因數(shù)可以實現(xiàn)設(shè)計的靈活性，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技術(shù)標準的巔峰。沒有人想要一個標準類似于“技術(shù)社會主義”，但每個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時的相同問題。
COM等于信號幅度與收集到的信號損傷的比值。這個損傷包括來自信號通道的損傷、來自所有串擾攻擊信道的損傷以及標準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擾攻擊線的信道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)時間線性均衡器(CTLE)增益
6.受害線、近端和遠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)處方看起來相當簡單哪！
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