저하 및 ISI 지터 상승 시간
상승시간의 저하와 ISI itter인 비트에서 이어지는 다음 비트로 정보가 누출되는 현상인 심볼간 간섭(ISI:Inter-Symbol Interference)을 언급하면서 ISI itter의 근본적인 원인이 무엇인지 확인하였습니다. 첫 번째는 임피던스 불연속으로 인한 반사 손실이고 두 번째는 군 지연 분산(GDD)입니다. 그룹 딜레이는 같은 매질을 통과할 때 주파수가 다르면 전파 속도가 다르기 때문에 발생합니다. 이전 포스팅에서 시간 도메인과 주파수 도메인에서 나타나는 왜곡된 형태를 확인했습니다.
ISI 지터의 세 번째 원인은 상승시간의 저하이며 이는 주파수에 따라 달라지는 손실 중 하나입니다. 두 가지 극단적인 비트 패턴을 생각해 봅시다. 두 패턴 모두 약 50ps 의 상승시간을 가지고 있으며 같은 전송속도로 전송됩니다.
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그림 1은 위에 2가지 데이터 패턴을 겹쳐 나타내고 있습니다. 이 경우 상호접속 채널은 없습니다. 1로 시작하는 패턴은 빨간색으로 0으로 시작하는 패턴은 파란색으로 표시하고 있습니다. 두 개의 파형의 트랜지션 부분이 완전히 일치하고 있는 것을 볼 수 있습니다.
20 인치의 인터커넥트를 추가해, 전송 속도를 시작으로 하는 다른 나머지의 조건을 모두 같게 유지한 상태로 결과를 확인하면, 인터커넥트 시스템이 2 종류의 비트 패턴에 다른 영향을 주는 것을 알 수 있습니다(그림 2). 적색 트레이스는 이전 비트의 에코 현상 또는 누출 비트가 연결되는 다음 비트에 영향을 주어 전압 레벨이 올라가 원래 있던 에지와 차이가 발생했습니다. ISI에 의한 타이밍 지터가 발생한 것입니다. 신호의 상승시간이 저하되어 트랜스미터에서 전송되는 신호보다 스루 레이트의 SlewRate가 훨씬 낮아졌기 때문에 이러한 영향이 더욱 두드러지게 나타납니다.
20 인치 인터커넥트를 40 인치로 변경했을 때의 영향은 한층 더 커집니다(그림 3). 전송시간 차이가 너무 큰 것 같습니다. 동일한 채널이 같은 전송 속도로 전송해도 비트 패턴에 따라 다른 영향을 받습니다. 그래서 ISI는 데이터의존 DataDependent 지터라고도 합니다. 데이터 패턴에 영향을 받는 만큼 채널에 의해 영향을 받습니다.
결과적으로 이전 비트값이 모두 0인 상태로 계속되어 갑자기 1비트값이 1이 되었을 경우는 스위칭스레셜드 시간이 바뀝니다. 상승시간의 저하가 더 많아진다면 결정적인 지타디스타 결과도 더 크게 생깁니다.
여기까지 요약하면 트랜스미터에서 리시버로 접속된 채널 손실로 인한 시리얼 데이터 신호 왜곡의 영향을 다루었습니다. 그림4를 보면 트랜스미터(왼쪽 상단의 아이다이아그램)에서 출발한 신호는 리시버에 도착했을 때 비교적 좋지 않은 아이다이아그램(오른쪽 상단)을 나타냅니다. 전형적인 FR-4 PCB의 감쇠에 따른 채널 손실로 아이다이아그램은 심각한 마진이 없어지고 지터가 커져 궁극적으로 비트 에러율이 높아집니다.하지만 모든 것이 사라진 것은 아닙니다. 다음 포스팅에서는 시리얼 데이터 링크의 성능을 복구할 수 있는 트랜스미터와 리시버에서의 이퀄라이제이션 방법에 대해 설명하겠습니다.
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