模型时钟恢复循环并行转换器工具箱

这个示例使用:

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这个例子显示了如何创建详细的模型不同类型的串行通道时钟恢复循环,如亚历山大(继电器式控制),Meuller-Muller,霍格和楚。

时钟恢复模型结构

模型准确的时钟恢复循环,时钟上升沿的表示时间和相关的采样数据信号必须尽可能精确。这个示例演示了一个方法来完成,在一个模型使用一个固定的步离散采样时间。该方法包装内部的时钟发生器和信号从混合信号Blockset取样器模块。时钟发生器模型的压控振荡器(VCO)时钟恢复时钟上升沿循环通过维护一个精确的计算时间,包括准确的相位噪声模型,并提供准确的时钟时间,以及一个饱和时钟,信号取样器。信号采样器模型数据决定门闩或取样保持电路由时钟触发边缘。在固定的第一步样本时间时钟边缘后,信号采样器适用于线性插值的输入信号和输出结果估计输入信号值在时钟上升沿的时间。

时钟振荡器和数据采样锁的行为非常类似为不同类型的时钟恢复循环。的行为和实现阶段检测器和回路滤波器可以改变更广泛。例如,对于一个亚历山大时钟恢复循环,相位检测是基于比较的逻辑值锁定在时钟的上升和下降的边缘。相比之下,何克&楚阶段检测比较时钟下降沿的时机与数据阈值穿越时间,和Mueller-Muller阶段检测仅仅取决于电压采样的波特率。时钟恢复循环模型将回路滤波器作为一个单独的块,使其尽可能容易适应这些差异。

这个示例还演示了一个二阶时钟恢复循环的设计。设计过程中应用于Mueller-Muller循环过滤器,但可以应用到其他回路滤波器类型。

示例模型结构

您可以开发一个模型类似于模型在这个例子中通过出口仿真软件模型的并行转换器设计师应用。接收机模型,包括一块透传时钟恢复循环应该去的地方,然后手动修改仿真软金宝app件中的透传块。

找到时钟恢复循环模型中SerdesClockRecovery,打开顶层模型,然后打开接收机内块模型的例子中,然后打开透传块DFE_CDR(重命名)。

open_system (“SerdesClockRecovery.slx”);最高级的= gcs;

模型从并行转换器设计器应用程序由一个出口不归零(NRZ)刺激发生器,发射机,被动模拟通道,接收器和眼图显示。

使用范围显示视图的数据信号和时钟恢复的反馈信号。

打开接收机模型以查看其内部结构。

open_system (“SerdesClockRecovery / Rx”);

接收者由一个连续时间线性均衡器(CTLE)和一个自定义的块模型的组合判决反馈均衡器(DFE)和一个时钟/数据恢复(CDR)块。CTLE供给的均衡接收的信号,和DFE自适应改进均衡而CDR自适应时钟恢复阶段。

DFE和CDR适应性循环结合在一块,因为自适应循环耦合。获取正确的时钟帮助DFE相回路配置最优均衡,DFE均衡和帮助CDR循环获取正确的时钟相位。

开放的DFE / CDR块以查看其内部结构。

open_system (“SerdesClockRecovery / Rx / DFE_CDR”,“力”);

教育部/ CDR模型

DFE被建模为一个系统对象,以输入波形作为输入信号,还需要一个恢复的时钟信号和一个包含检测到的信号数据。提供的时钟时钟发生器在CDR循环信号取样器提供的检测数据块(“门闩”)连接到教育部和配置的输出作为模型的数据决定闩锁的接收器。单个样本延迟插入时钟和检测数据路径避免创建一个代数循环。

CDR是使用一个时钟发生器块模型建模的VCO时钟恢复循环和两个信号取样器块(“上升信号样本”和“下降信号样本”)样本DFE输出信号在时钟上升和下降的边缘。这个配置反映了典型的硬件设计实践,意味着,特别是回路滤波器必须输出一个频率控制电压,而不是所需的相位或类似的信号。

CDR模型提供了选择的能力之间的四个循环过滤器:亚历山大(继电器式控制),一阶Mueller-Muller,二阶Mueller-Muller,豪格和楚。单个样本延迟是插入的VCO控制路径避免创建一个代数循环。循环过滤器都实现为系统对象和包含这些类的源代码示例。

回路滤波器的时间不是关键,可以执行和回路滤波器处理样品时候回路滤波器接收时钟过渡。特别是循环过滤器是编码的方式不需要知识的符号时间或取样间隔,从而避免问题产生IBIS-AMI模型通过串并收发器工具箱。

亚历山大(继电器式控制)时钟恢复

亚历山大时钟恢复循环检测时钟相位的确定的符号数据信号的下降沿时钟匹配的符号数据信号的前沿之前或之后发生的时钟下降沿。如果信号的下降沿匹配标志在前面的前沿,但随后的前沿,然后时钟是早期。相反,如果信号的下降沿匹配符号在随后上升边而不是标志在前面的前沿,时钟是晚了。回路滤波器是一种可逆计数器,产生积极的(早期)或负面(已故)脉冲溢出。详细解释一个亚历山大时钟恢复循环,明白了在并行转换器系统时钟和数据恢复。

SerDesClockRecovery模型的初始配置选择亚历山大回路滤波器的输出来控制时钟的时钟相位取样器。

运行仿真和情节的时间历史和直方图时钟恢复阶段。保存时间的历史恢复时钟相位基工作区,这样你可以选择分析。

simout = sim(最高级的);ctBB = plotClockTimes (simout,最高级的);

Meuller-Muller时钟恢复

Meuller-Muller时钟恢复算法假定数据波形变化最快的数据符号值之间存在过渡时,如从一个过渡到一个零的NRZ信号数据。这种假设使时钟恢复循环使用一个量化每个符号电压,这是一个优势在高数据率。误差估计的时间Meuller-Muller环路滤波器是来自示例时钟和数据恢复高速ADC-BASED接收器2.3.1节,

$$ \ tau_A = \离开(y_张{}\帽子{y} _i \右)& # xA; \离开(y_i \帽子{y} _{张}\右)$$

在哪里 $张$ y_ {} $$ 是之前的电压样本, y_i美元是当前电压样本, $张$ \帽子{y} _ {} $$ 前面的符号价值和吗 $帽子\ {y} _i美元$ 是当前的符号价值。

评估的反应Meuller-Muller时钟恢复循环,将过滤选择1切换到第二个输入端口。运行仿真和添加时间的历史恢复时钟相位和时钟相位直方图的数据已经创建了亚历山大的时钟恢复循环。保存时间历史的时钟相位基工作区,这样您就可以分析。

set_param ([gc' /过滤器选择1 '),“西南”,' 0 ');simout = sim(最高级的);ctMM1 = plotClockTimes (simout,最高级的);

豪格&楚时钟恢复

豪格和楚时钟恢复算法执行相对直接测量时钟相位的测量数据的时间阈值之间的交叉信号和恢复时钟的下降沿。尽管块可以被添加到示例模型测量数据信号阈值直接穿越时间,豪格和楚回路滤波器在本例中使用的简化近似数据信号斜率阈值穿越地区是恒定的。估计阈值一次穿越已经确认的样品在下一个时钟,时间误差

$$ \ tau_A = \压裂{{y} _{张}\帽子v_ {f,我}}{v_{马克斯}}$$

在哪里 $张$ \帽子{y} _ {} $$ 是以前检测到的数据符号价值, $美元v_ {f,我}$$ 是电压记录在前面的时钟边缘,然后呢 $美元v_{马克斯}$$ 是数据信号振幅最大。

评估何克的响应和楚时钟恢复循环,将适合选择3切换到第二个输入端口。运行仿真,并添加时间的历史恢复时钟相位和时钟相位直方图的数据已经创建了亚历山大大帝和Meuller-Muller时钟恢复循环。保存时间历史的时钟相位基工作区,这样您就可以分析。

set_param ([gc' /过滤器选择3 '),“西南”,' 0 ');simout = sim(最高级的);ctHC = plotClockTimes (simout,最高级的);

二阶时钟恢复

CDR循环是一个锁相环(PLL)的接收的数据提供的时钟参考信号和相位检测器设计使用这种形式的参考。因此,大多数早期的CDR循环是一阶锁相环;然而现在常见的二阶CDR循环。一阶锁相环/ CDR控制回路试图最小化相位误差直接在二阶锁相环/ CDR控制回路包括一个直接积分器,零频率偏移。

design2ndOrderCDR()函数提供了下面的例子使用了方程https://www.ti.com.cn/cn/lit/ml/snaa106c/snaa106c.pdf,38章。除了开环传递函数,波兰人和零,这个函数计算一组biquad滤波器系数,可以直接使用dsp。BiquadFilter块。

唯一所需的附加步骤来估计相位侦测器的增益。

的亚历山大•回路滤波器相位检测器增益成反比的时间轴宽度阈值穿越地区眼图。一个合理的近似假设的密度阈值口岸是一个抛物线函数的时间偏移量。这个近似相位检测器增益随阈值穿越时间和最大相位检测器增益(门槛跨越地区)的中心

$$ K_{\φ}= \压裂{3 vt_s}{8 \πt_{马克斯}}识别$$

伏特每弧度, 五美元电压回路滤波器的振幅的“向上”或“向下”输出脉冲,保持在一个符号, t_s美元时间和象征吗 $t_{马克斯}识别美元$ 的最大偏差阈值穿越时间平均阈值穿越时间。(阈值跨越地区的总宽度 $t_{马克斯}$识别2美元$ )。

为Mueller-Muller回路滤波器的输出变化线性+ 1接收到的信号幅度的一半五美元 - 1/2接收到的信号幅度范围 $2 \π美元$ 弧度。相位检波器获得因此每弧度(伏)

$$ K_{\φ}= \压裂{V}{4 \π}$$

您可以使用demonstrate2ndOrderCDRDesign脚本提供这个例子,看看design2ndOrderCDR()函数使用。这个scipt还使用控制系统工具箱的方法,如果可用,评价循环动力学。

二阶Mueller-Muller回路滤波器在这个例子中已经配置为使用biquad滤波器系数由demonstrate2ndOrderCDRDesign脚本。运行CDR循环回路滤波器,滤波器选择2开关设置为它的第二输入端,设置过滤器选择3首次切换到输入端。运行仿真,并添加时间的历史恢复时钟相位和时钟相位直方图的数据已经创建另一个时钟恢复循环。保存时间历史的时钟相位基工作区,这样您就可以分析。

set_param ([gc《/过滤器选择2》),“西南”,' 0 ');set_param ([gc' /过滤器选择3 '),“西南”,' 1 ');simout = sim(最高级的);ctMM2 = plotClockTimes (simout,最高级的);

观察VCO频率偏移的影响

时钟发生器块引用偏移量和相位抵消输入端口。您可以使用参考抵消输入端口观察二阶CDR循环的性能改进提供了相对于一阶CDR循环。

在并行转换器IBIS-AMI经理从接收机的顶级访问块,设置DFE_CDR。ReferenceOffset IBIS-AMI参数值为250 (ppm)并重新运行的模拟一阶Mueller-Muller回路滤波器和二阶Mueller-Muller循环过滤。在你观察到的结果的时钟时间一阶Mueller-Muller回路滤波器发生5 p后的眼睛图,在时钟时间和眼睛的高度从114 mv减少到107 mv。