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Maxim的高速串行器、解串器(SerDes)產品已經應用于汽車、網絡、服務器和3G基站中的視頻、圖像和數據傳輸。MAX9247串行器與MAX9218解串器構成一對兒典型的具有嵌入式時鐘的單通道 LVDS鏈路。該鏈路的最高串行數據速率可達800Mbps。 本應用筆記討論了該數據收發鏈路在不同電纜類型、電纜長度和數據速率情況下的的性能以及采用Maxim專有的預加重技術和線路均衡技術所帶來的性能改善。同時為了滿足汽車應用中惡劣環境的要求，該串行器/解串器(SerDes)芯片組在-40°到+105°C溫度范圍內進行了測試。 測試裝置 測試裝置包括一臺 Agilent ParBERT 81250測試儀，TDS784C 1GHz數字示波器，TEK P6247差分探針和MAX9217/MAX9218評估板，Agilent 81250是并行誤碼率測試儀(BERT)。這些器件的連接方式如下圖所示(圖1)。 圖1. MAX9247和MAX9218的性能測試裝置 MAX9247有27位并行數據輸入，其中18位是RGB視頻數據輸入，9位是控制輸入。LVDS串行鏈路的數據速率為并行數據速率的20倍，包括2個附加位。Agilent 81250的前9個輸出通道連接至前9個RGB輸入端(RGB_IN0到RGB_IN8)。前9個通道的反向輸出連接到剩余的9個RGB輸入端(RGB_IN9到RGB_IN17)，誤碼率測試儀(BERT)只檢測RGB數據。ParBERT的每一個輸出通道的數據序列是獨立產生的、在長度內無重復的偽隨機序列比特流，RGB數據序列的長度是1370位。在1370位之后加一個20位的時間間隔作為控制周期。所有的控制位(CNTL_IN0到CNTL_IN8)通常被設置為0。圖2所示為數據結構。這個1390位的并行數據格式在測試中重復出現，信號DE_IN交替改變RGB數據周期和控制周期。 圖2. 測試數據的序列結構 測試條件和測量結果 我們測試了3對兒雙絞電纜，如下表所示。 表1. 測試的電纜類型 為了測試串行器/解串器(SerDes)芯片組的性能和電纜長度與數據速率的關系，我們觀察了不同電纜長度的誤碼率( BER)，并記錄了10分鐘之內無誤碼時的最高并行數據速率。數據速率的增量是1Mbps。我們用這種方法測量性能主要基于LVDS SerDes收發器的兩方面考慮：第一，如果10分鐘內沒有誤碼的話，那就很有可能在幾個小時內也不會出現誤碼；第二，即使在速率非常低的情況下也能在十分鐘內觀察到誤碼的話，那么微小的數據速率增量(＜0.5Mbps)也將造成解串器上的DE_OUT信號失鎖。因此，我們的方法是考慮了測試時間和測試可靠性的一個合理的折衷方案。所以，我們可以假設，在某一特定數據速率下，若十分鐘內沒有誤碼發生，那么鏈路的誤碼率(BER)小于10-10或10-11。根據統計，我們可以用式1計算這個假設的置信度： 其中，N是在觀察周期內(例如10分鐘)通過串行鏈路傳輸的比特數，p是假設的誤碼率(BER)。表2所示是對不同數據速率的置信度。 表2. 10分鐘內觀察到的置信度和數據速率的關系 測試結果 表3所示是在不同的電纜類型、電纜長度和數據速率，以及預加重功能和LVDS均衡器使能或禁止情況下得到的性能。預加重功能集成在MAX9247內，將評估板上跳線JP15設置為高電平即可將其使能。專有的LVDS均衡器放置在MAX9247的LVDS輸出端，如圖1所示。欲知均衡器的實現細節，請聯系Maxim的應用技術支持。表3中的所有數據都是 在室溫下測試得到的。30m NISSEI AWG26電纜在擴展級溫度范圍內的測試結果如表4所示。 表3. 在不同條件下測試所得的SerDes收發器的可靠數據速率 表4. 在擴展級溫度范圍內測得的SerDes收發器的可靠數據速率(*) 下面的眼圖是在解串器的LVDS輸入端口記錄下來的。這些圖形顯示了解串器對失真符號的數據恢復能力。我們同樣可以在眼圖中看出LVDS鏈路均衡器對信號的顯著改善。 圖3. NISSEI AWG26電纜，20m長，速率為702Mbps，啟用預加重功能和均衡器 圖4. NISSEI AWG26電纜，30m長，速率為630Mbps，啟用預加重功能和均衡器 圖5. NISSEI AWG26電纜，30m長，速率為306Mbps，啟用預加重功能 圖6. NISSEI AWG26電纜，30m長，速率為306Mbps，啟用預加重功能和均衡器 總結 由表3和表4所示結果，我們可以得出以下結論： 雖然CAT5E非屏蔽電纜的性能比其它兩種類型的電纜好，但是它在應用中會有電磁干擾( EMI)的問題。 預加重和LVDS均衡有助于改善鏈路性能。預加重可為短程電纜提供更大的幅度提升，而均衡器對長電纜的改善更有效。對于30m的電纜，均衡器可以使其數據傳輸速率翻倍。 在擴展級溫度范圍內的性能差異相對很小。 電纜的線規會制約性能。推薦使用優于AWG28的電纜。 |
