高速信号的 pre-emphasis 预加重和 de-emphasis去加重

1 为何需要 emphasis ？

        预加重和去加重其实属于高速信号均衡技术的一种，均衡技术又叫信号补偿技术。

        信号从发送端发出，经信道传输，到达接收端。在传输过程中，信号会发生失真，影响接收端对信号的正确判决。影响接收端接收信号质量的因素很多，比如传输速率，电磁干扰，信道质量等等。信号失真越严重，误码率 BER 越高，从而影响通信性能。

        为了在接收端获取到易于判决的优质信号，可以在发送端、传输链路途中或者接收端信号判决之前对信号进行调理改善，从而减小信号失真对通信性能的影响。这种对信号的调理，称作信号补偿，或称均衡。

2 pre-emphasis 与  de-emphasis 区别？

无源传输线路像是一个低通滤波器，高速串行信号经信道从发送端传输到接收端后，
其高频分量比低频分量衰减要大，而高频分量主要集中在信号的上升沿及下降沿。

pre-emphasis  预加重增强信号跳变沿的信号幅度，增高高频分量
de-emphasis   去加重则是降低跳变沿之外的信号幅度,削弱低频分量
 

可以看到右侧去加重后，整体的幅值是低于 预加重的幅值的。

PCIe 信号补偿三大技术：发送端预加重（Pre-emphasis）、去加重（De-emphasis）和接收端均衡（Equalization）。上述的预加重、去加重也被称为发送端均衡。 

接收端均衡器相当于高通滤波器，来补偿失真的波形。

 

3、如何看眼图？

所谓眼图就是把一连串信号(000,001,010,011, 100, 101,110,111)叠加在一起，形成一个类似眼睛的图像，通常是在示波器上。

如这个示意图，把011、001、100和110叠加在一起形成一个眼图。它有不少术语：

 其中包括：高电平，低电平，周期(UI,Unit Interval)，眼高，眼宽，上升时间，下降时间和抖动Jitter。

眼宽大，眼高高，Jitter窄，眼图就好，我们叫做眼图睁开；

 眼宽扁，眼高低，Jitter窄，信号就差，甚至难以采样和辨识，这时我们就叫眼图闭合。

 

如果眼图不好，其实是高频信号的衰减和干扰造成、或者硬件设计原因导致信号链路不好，这时候可以通过优化电路，或者各种方法如去加重（De-emphasis）和Preshoot技术，以及各种EQ来尝试解决。像PCIE、USB、SATA等协议都有自己的眼图模板要求，如果你硬件设计出来后，经过测量眼图不符合要求，这就说明你硬件设计或者软件的均衡技术没有配好。

下图是usb2.0的眼图模板要求：

 

参考：PCIe 均衡技术介绍（概要）_pcie eq_MangoPapa的博客-CSDN博客

参考：芯片中的数学——均衡器EQ和它在高速外部总线中的应用 - 知乎