预加重、去加重和均衡

预加重、去加重和均衡
随着信号速率的增加，高速信号的趋肤效应和传输线的介质损耗，使信号在传输
过程中受损很大，为了在接收终端能得到比较好的波形，就需要对受损的信号进
行补偿，常用的补偿技术有：预加重、去加重和均衡在介绍这三种信号补偿技术
之前，先来介绍下趋肤效应和介质损耗。
趋肤效应：交变电流(alternating electric current, AC)通过导体时，由于
感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。这种
现象称“趋肤效应”。趋肤效应使导体的有效电阻增加。频率越高，趋肤效应
越显著。当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的
一层中流过，这等效于导线的截面减小，电阻增大。
介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其
内部引起的能量损耗叫介质损耗。在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量
和电压相量之间的夹角叫做介质损耗角，该角的正切值称为介质损耗因素。
在高速信号传输中，信号的高频分量衰减要比低频分量的衰减大很多，传输线
路表现出来的特性像一个低通滤波器。如下图所示。
预加重 (Pre-emphasis)：
前面已经介绍过了，信号传输线表现出来的是低通滤波特性，传输过程中信号的
高频成分衰减大，低频成分衰减少。预加重技术的思想就是在传输线的始端增强
信号的高频成分，以补偿高频分量在传输过程中的过大衰减。我们知道，信号频
率的高低主要是由信号电平变化的速度决定的，所以信号的高频分量主要出现在
信号的上升沿和下降沿处，预加重技术就是增强信号上升沿和下降沿处的幅度。

如下图所示。

去加重(De-emphasis)：
去加重技术的思想跟预加重技术有点类似，只是实现方法有点不同，预加重是增
加信号上升沿和下降沿处的幅度，其它地方幅度不变；而去加重是保持信号上升

沿和下降沿处的幅度不变，其他地方信号减弱。如下图所示。

去加重补偿后的信号摆幅比预加重补偿后的信号摆幅小，眼图高度低，功耗小，EMC 辐射小。
均衡器：
前面介绍的预加重和去加重能很好的补偿信号在传输过程中的损耗，改善信号质
量，但是预加重和去加重技术也存在一些缺陷，比如当线路上存在串扰时，预加
重和去加重会将高频串扰分量放大，增大串扰的危害。为了弥补预加重和去加重
技术的缺陷，后来就出现了均衡技术。
跟预加重和去加重不同，均衡技术在信号的接收端使用，它的特性相当于一个高

通滤波器，高频分量会损耗很大，正好可以滤除高频串扰。其原理如下：

均衡器实际上是一个高通滤波器，下图是一个简单的高通滤波器，即均衡器。

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