线性中继器 Linear Repeater
線性中繼器（Linear Repeater，縮寫(xiě)L-REP）
高速信號(hào)在傳輸介質(zhì)上傳遞時(shí)，信號(hào)衰減和噪聲會(huì)導(dǎo)致有效數(shù)據(jù)信號(hào)越來(lái)越弱。L-REP就是用來(lái)再生高速信號(hào)，通過(guò)使用同等化（Equalization）、預(yù)強(qiáng)調(diào)（Pre-Emphasis）等技術(shù)，調(diào)整和矯正頻率損耗，并復(fù)原并增強(qiáng)高速信號(hào)。
L-REP一般分為Redriver和Retimer兩種，Redriver通過(guò)均值化方式，補(bǔ)償高速信號(hào)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的碼間干擾（Inter-symbol interference）等固定抖動(dòng)；Retimer則通過(guò)均值化和CDR（Clock & Data Recovery）方式，同時(shí)補(bǔ)償固定抖動(dòng)和隨機(jī)抖動(dòng)。
Redriver提供比基于協(xié)議信號(hào)更好的性能，不需要在終端點(diǎn)終止信號(hào)，然后重新傳送，因此消除了延遲和附加系統(tǒng)成本。此外，Redriver調(diào)節(jié)和傳遞信號(hào)是透過(guò)物理層實(shí)現(xiàn)，因此有最小的信號(hào)抖動(dòng)。
Retimer類似于PHY芯片，高速信號(hào)經(jīng)過(guò)Retimer時(shí)，通過(guò)內(nèi)部時(shí)鐘重構(gòu)信號(hào)，使高速信號(hào)傳輸能量增加，然后再繼續(xù)傳輸。Retimer內(nèi)部集成CDR（Clock & Data Recovery）功能，數(shù)據(jù)恢復(fù)之后再次以串行的方式把高速信號(hào)發(fā)送出去，從而減少信號(hào)的抖動(dòng)。
簡(jiǎn)而言之，Redriver的作用只是在物理層增強(qiáng)原信號(hào)，補(bǔ)充能量；Retimer則是把前一級(jí)的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)然后再發(fā)送出去，產(chǎn)生了時(shí)鐘，并恢復(fù)了信號(hào)。
舉個(gè)栗子：
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芯片型號(hào) |
類型 |
通道數(shù) |
CTLE |
DFE |
CDR |
Crosspoint Switch |
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DS280MB810 |
Redriver |
8 |
Adaptive |
N/A |
N/A |
2x2(Straight Thru/MUX/Fanout/Cross Over) |
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DS250DF810 |
Retimer |
8 |
Adaptive |
Adaptive |
Manual |
2x2(Straight Thru/MUX/Fanout/Cross Over) |
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DS125DF410 |
Retimer |
4 |
Adaptive |
Manual |
Manual |
N/A |
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SN65LVCP114 |
Redriver |
4 |
Adaptive |
Manual |
N/A |
2:1 MUX & 1:2 DEMUX |
上面4款德儀的L-REP芯片，從配置上看Redriver和Retimer側(cè)重點(diǎn)不一樣，CTLE、DFE和CDR組件都是用來(lái)進(jìn)行告訴信號(hào)矯正的，其中CDR是Retimer特有的數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)功能。除此之外，還包含Crosspoint Switch組件用來(lái)實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)倒換控制。
倒換控制功能和CDR+DFE功能
硬件設(shè)計(jì)中，通常用Redriver實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)倒換控制功能，用Retimer的CDR和DFE功能（配置CDR參數(shù)和DFE參數(shù)）實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)恢復(fù)功能。
倒換控制
Redriver的數(shù)據(jù)倒換功能功能有兩種配置方式，一種是GPIO電平配置，一種是I2C寄存器配置。前者通過(guò)軟件配置為GPIO電平控制模式后，可以控制Redriver相應(yīng)引腳的電平狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)倒換控制；后者則是通過(guò)配置I2C寄存器值實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)倒換控制。
以8通道線路中繼器DS280MB810芯片為例，相鄰的兩個(gè)通道中間有一個(gè)crosspoint switch組件：
Crosspoint Switch組件可以配置為Straight Thru/Cross-Over/Mux/Fanout四種工作模式：
SN65LVCP114的倒換功能分為兩種模式：
1）回環(huán)模式(Loopback Mode)
2）Diagnostic Mode（上行并發(fā)、上行選收）
CDR+DFE功能
以DS250DF810芯片為例描述CDR和DFE功能：
1) AC-Coupled Receiver and Transmitter 收發(fā)端交流耦合
DS250DF810的每一個(gè)channel的接收端和發(fā)送端各包含一個(gè)交流耦合電容，大小為200nF +/-20%。耦合電容器是使得強(qiáng)電和弱電兩個(gè)系統(tǒng)通過(guò)電容器耦合并隔離，提供高頻信號(hào)通路，阻止低頻電流進(jìn)入弱電系統(tǒng)，保證人身安全。
2) Signal Detect 信號(hào)檢測(cè)
DS250DF810的接收端包含一個(gè)信號(hào)檢測(cè)電路單元，用來(lái)監(jiān)控接收端的輸入電平，從而上電或者下電高速數(shù)據(jù)線。默認(rèn)狀態(tài)下，每個(gè)channel都使能Signal Detect功能。Signal Detect單元也可以通過(guò)Channel Register人為控制。
3) Continuous Time Linear Equalizer (CTLE) 連續(xù)時(shí)間線性均衡器
DS250DF810的CTLE均衡器是完全自適應(yīng)的。CTLE是應(yīng)用在接收端芯片的一種技術(shù)，它可以作用在傳輸損耗較大的鏈路，有效地改善接收端眼圖的性能。
本質(zhì)上CTLE單元在有效的頻段內(nèi)是一個(gè)高通濾波器，下面是CTLE功能開(kāi)啟和關(guān)閉的眼圖：
a) CTLE關(guān)閉狀態(tài)
b) CTLE開(kāi)啟狀態(tài)
可以看到，信號(hào)質(zhì)量有明顯地改善。
DS250DF810芯片的CTLE單元工作過(guò)程包含4個(gè)階段，每個(gè)階段由兩位boost控制值，從而允許實(shí)現(xiàn)256種不同的boost組合。CTLE硬件自適應(yīng)算法允許CTLE自適應(yīng)其中男16種boost組合，由Channel Register(0x40~0x4F)中的EQ Table決定是哪16種，boost范圍是8~25dBm（基準(zhǔn)頻率14GHz）。當(dāng)CDR處于Lock Acquisition狀態(tài)時(shí)，CTLE開(kāi)始自適應(yīng)boost參數(shù)；當(dāng)CDR處于Lock狀態(tài)時(shí)，CTLE boost參數(shù)固化。
4) Variable Gain Amplifier(VGA) 可變?cè)鲆娣糯笃?/strong>
可變?cè)鲋捣糯笃骺梢杂脕?lái)恢復(fù)非常微弱的信號(hào)，與CTLE一起矯正和分段信號(hào)幅值。VGA功能可以通過(guò)0x8E[0]控制，默認(rèn)開(kāi)啟。除了VGA之外，CTLE本身也實(shí)現(xiàn)了增益放大功能，通過(guò)0x13[5]控制。
5) Cross-point Switch 高速交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)
倒換控制章節(jié)已經(jīng)介紹，不予敖述。
6) Decision Feedback Equalizer (DFE) 判決反饋均衡器
判決反饋均衡器（DFE）是一種非線性均衡器。由前饋部分(由FIR 濾波器組成)和反饋部分(由IIR 濾波器組成)組成，前饋部分可以抵消在時(shí)間上超前的碼間干擾和在時(shí)間上滯后的碼間干擾(由中心抽頭的位置決定),反饋部分可以抵消在時(shí)間上滯后的碼間干擾。
DS250DF810的DFE單元可以工作在自適應(yīng)狀態(tài)，也可以通過(guò)禁用自適應(yīng)模式，通過(guò)配置tap polarities和tap weights參數(shù)改善信號(hào)質(zhì)量。
7) Clock and Data Recovery (CDR) 時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)
CDR由一個(gè)PLL、一個(gè)PPM計(jì)數(shù)器和一個(gè)輸入輸出數(shù)據(jù)復(fù)用器組成。在光纖通信領(lǐng)域，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流通過(guò)一根光纖傳輸，它沒(méi)有同步時(shí)鐘信號(hào)，因此，必須要在接收端處理數(shù)據(jù)同步，這就是CDR的作用。DS250DF810的CDR單元需要外部25MHz的基準(zhǔn)時(shí)鐘（CAL_CLK_IN），為PPM計(jì)數(shù)器單元提供工作時(shí)鐘；同時(shí)，需要設(shè)置接收數(shù)據(jù)的期望時(shí)鐘頻率（CDR需要知道以什么時(shí)鐘頻率進(jìn)行采樣和矯正數(shù)據(jù)），這樣CDR才能夠正常工作。
8) Calibration Clock 校準(zhǔn)時(shí)鐘
校準(zhǔn)時(shí)鐘就是CDR部分提到的25MHz基準(zhǔn)時(shí)鐘（CAL_CLK_IN）
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的线性中继器 Linear Repeater的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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