線性中繼器（Linear Repeater，縮寫L-REP）

高速信號在傳輸介質(zhì)上傳遞時，信號衰減和噪聲會導(dǎo)致有效數(shù)據(jù)信號越來越弱。L-REP就是用來再生高速信號，通過使用同等化（Equalization）、預(yù)強調(diào)（Pre-Emphasis）等技術(shù)，調(diào)整和矯正頻率損耗，并復(fù)原并增強高速信號。

L-REP一般分為Redriver和Retimer兩種，Redriver通過均值化方式，補償高速信號傳輸過程中出現(xiàn)的碼間干擾（Inter-symbol interference）等固定抖動；Retimer則通過均值化和CDR（Clock & Data Recovery）方式，同時補償固定抖動和隨機抖動。

Redriver提供比基于協(xié)議信號更好的性能，不需要在終端點終止信號，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)和傳遞信號是透過物理層實現(xiàn)，因此有最小的信號抖動。

Retimer類似于PHY芯片，高速信號經(jīng)過Retimer時，通過內(nèi)部時鐘重構(gòu)信號，使高速信號傳輸能量增加，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發(fā)送出去，從而減少信號的抖動。

簡而言之，Redriver的作用只是在物理層增強原信號，補充能量；Retimer則是把前一級的信號進行重構(gòu)然后再發(fā)送出去，產(chǎn)生了時鐘，并恢復(fù)了信號。

舉個栗子：

芯片型號	類型	通道數(shù)	CTLE	DFE	CDR	Crosspoint Switch
DS280MB810	Redriver	8	Adaptive	N/A	N/A	2x2(Straight Thru/MUX/Fanout/Cross Over)
DS250DF810	Retimer	8	Adaptive	Adaptive	Manual	2x2(Straight Thru/MUX/Fanout/Cross Over)
DS125DF410	Retimer	4	Adaptive	Manual	Manual	N/A
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)重點不一樣，CTLE、DFE和CDR組件都是用來進行告訴信號矯正的，其中CDR是Retimer特有的數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)功能。除此之外，還包含Crosspoint Switch組件用來實現(xiàn)高速信號倒換控制。

倒換控制功能和CDR+DFE功能

　　硬件設(shè)計中，通常用Redriver實現(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)）實現(xiàn)高速信號恢復(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)來實現(xiàn)高速信號倒換控制；后者則是通過配置I2C寄存器值實現(xiàn)高速信號倒換控制。

　　以8通道線路中繼器DS280MB810芯片為例，相鄰的兩個通道中間有一個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channel的接收端和發(fā)送端各包含一個交流耦合電容，大小為200nF +/-20%。耦合電容器是使得強電和弱電兩個系統(tǒng)通過電容器耦合并隔離，提供高頻信號通路，阻止低頻電流進入弱電系統(tǒng)，保證人身安全。

2) Signal Detect 信號檢測

DS250DF810的接收端包含一個信號檢測電路單元，用來監(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。默認狀態(tài)下，每個channel都使能Signal Detect功能。Signal Detect單元也可以通過Channel Register人為控制。

3) Continuous Time Linear Equalizer (CTLE) 連續(xù)時間線性均衡器

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)是一個高通濾波器，下面是CTLE功能開啟和關(guān)閉的眼圖：

a) CTLE關(guān)閉狀態(tài)

b) CTLE開啟狀態(tài)

可以看到，信號質(zhì)量有明顯地改善。

DS250DF810芯片的CTLE單元工作過程包含4個階段，每個階段由兩位boost控制值，從而允許實現(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，CTLE開始自適應(yīng)boost參數(shù)；當(dāng)CDR處于Lock狀態(tài)時，CTLE boost參數(shù)固化。

4) Variable Gain Amplifier(VGA) 可變增益放大器

可變增值放大器可以用來恢復(fù)非常微弱的信號，與CTLE一起矯正和分段信號幅值。VGA功能可以通過0x8E[0]控制，默認開啟。除了VGA之外，CTLE本身也實現(xiàn)了增益放大功能，通過0x13[5]控制。

5) Cross-point Switch 高速交叉點開關(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間上超前的碼間干擾和在時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)，也可以通過禁用自適應(yīng)模式，通過配置tap polarities和tap weights參數(shù)改善信號質(zhì)量。

7) Clock and Data Recovery (CDR) 時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)

CDR由一個PLL、一個PPM計數(shù)器和一個輸入輸出數(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)流通過一根光纖傳輸，它沒有同步時鐘信號，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)時鐘（CAL_CLK_IN），為PPM計數(shù)器單元提供工作時鐘；同時，需要設(shè)置接收數(shù)據(jù)的期望時鐘頻率（CDR需要知道以什么時鐘頻率進行采樣和矯正數(shù)據(jù)），這樣CDR才能夠正常工作。

8) Calibration Clock 校準(zhǔn)時鐘

校準(zhǔn)時鐘就是CDR部分提到的25MHz基準(zhǔn)時鐘（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的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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