高速串行數(shù)據(jù)連接已廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和3G基站的視頻顯示、數(shù)碼相機(jī)傳感和背板數(shù)據(jù)傳輸。Maxim開(kāi)發(fā)了用于串行鏈路發(fā)射器和接收器的產(chǎn)品。本應(yīng)用筆記演示了典型串行器和解串器(SerDes)對(duì)(MAX9247和解串器)在各種電纜類型、電纜長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)速率條件下的性能。生成的信息對(duì)于需要高速序列化數(shù)據(jù)連接的應(yīng)用程序非常有用。
介紹
Maxim的高速串行器和解串器(SerDes)產(chǎn)品已用于汽車、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和3G基站的視頻、圖像和數(shù)據(jù)傳輸。MAX9247串行器和MAX9218解串器構(gòu)成一對(duì)典型的單LVDS鏈路,內(nèi)置時(shí)鐘。該對(duì)可以達(dá)到的最高串行鏈路數(shù)據(jù)速率高達(dá)800Mbps。
本應(yīng)用筆記演示了該數(shù)據(jù)收發(fā)器鏈路的性能,基于不同的電纜類型、電纜長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)速率。本文還展示了Maxim專有的預(yù)加重功能和線路均衡器帶來(lái)的性能改進(jìn)。為了滿足汽車應(yīng)用中的惡劣環(huán)境,該SerDes對(duì)還在-40°C至+105°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行了測(cè)試。
測(cè)試設(shè)置
測(cè)試裝置包括安捷倫ParBERT 81250測(cè)試儀、TDS784C 1GHz數(shù)字示波器、TEK P6247差分探頭和MAX9217/MAX9218評(píng)估板。安捷倫 81250 是一款并行誤碼率測(cè)試 (BERT)。組件的連接如下圖所示(圖1)。
圖1.MAX9247和MAX9218的性能測(cè)試設(shè)置
MAX9247具有27位并行數(shù)據(jù)輸入,其中18位用于RGB視頻數(shù)據(jù)輸入,9位用于控制數(shù)據(jù)輸入。LVDS串行鏈路的數(shù)據(jù)速率是并行數(shù)據(jù)速率的20倍,包括2個(gè)開(kāi)銷位。安捷倫 9 的前 81250 個(gè)輸出通道連接到前 9 個(gè) RGB 輸入(RGB_IN0 至 RGB_IN8)。前 9 個(gè)通道的反相輸出連接到其余 9 個(gè) RGB 輸入(RGB_IN9 至 RGB_IN17)。BERT僅在RGB數(shù)據(jù)上實(shí)現(xiàn)。每個(gè)ParBERT輸出通道上的數(shù)據(jù)序列是獨(dú)立生成的偽隨機(jī)比特流,非重復(fù)長(zhǎng)度為21492.RGB 數(shù)據(jù)序列的長(zhǎng)度為 1370 位。在 1370 位之后,為控制周期添加 20 位間隔。所有控制位(CNTL_IN0 到 CNTL_8)始終設(shè)置為零。圖 2 顯示了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在測(cè)試期間重復(fù) 1390 位并行數(shù)據(jù)模式。信號(hào)DE_IN交替使用RGB數(shù)據(jù)周期和控制周期。
圖2.測(cè)試數(shù)據(jù)的序列結(jié)構(gòu)。
測(cè)試條件和測(cè)量結(jié)果
我們測(cè)試了三根雙絞線電纜,如下表所示。
制造者 | 部件號(hào) | 長(zhǎng)度(M) | 評(píng)論 |
日精 | SIODIC F-2WME, AWG26 | 10, 20, 30 | 屏蔽 |
SIODIC F-2WME, AWG28 | 10, 20, 30 | ||
通用電纜 | 5E、AWG24 類 | 10, 20, 30 | 非屏蔽 |
載 | MX38 | 20 | 屏蔽 |
為了測(cè)試SerDes對(duì)的性能與電纜長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)速率的關(guān)系,我們觀察每個(gè)電纜長(zhǎng)度的誤碼率(BER),并記錄最高并行數(shù)據(jù)速率,在該速率下,十分鐘內(nèi)沒(méi)有位錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)速率增量為 1Mbps。我們使用這種方法來(lái)測(cè)量性能,因?yàn)殛P(guān)于LVDS SerDes收發(fā)器有兩個(gè)觀察結(jié)果:首先,如果十分鐘內(nèi)沒(méi)有錯(cuò)誤,幾個(gè)小時(shí)內(nèi)可能不會(huì)有錯(cuò)誤;其次,即使在非常低的速率下,在十分鐘內(nèi)觀察到錯(cuò)誤位時(shí),數(shù)據(jù)速率(<0.5Mbps)的輕微增加將導(dǎo)致解串器上DE_OUT信號(hào)的丟失鎖定。因此,我們的方法是在測(cè)試時(shí)間和測(cè)量可靠性之間進(jìn)行合理的權(quán)衡。因此,我們的假設(shè)是鏈路 BER 小于 10-10或 10-11在一定的數(shù)據(jù)速率下,十分鐘內(nèi)沒(méi)有發(fā)生比特錯(cuò)誤。從統(tǒng)計(jì)學(xué)上講,我們可以使用公式 1 計(jì)算該假設(shè)的置信水平:
其中N是在觀察周期(例如,十分鐘)內(nèi)通過(guò)串行鏈路傳輸?shù)奈粩?shù),p是假設(shè)的BER。表2提供了不同數(shù)據(jù)速率的CL。
并行數(shù)據(jù)速率(兆字節(jié)) |
串行鏈路在 十分鐘內(nèi)傳輸?shù)?/strong> 位數(shù) n |
置信水平 p | |
誤碼率 < 10-10 | 誤碼率 < 10-11 | ||
10 | 約12 x 1010 | > 99.999% | 69.88% |
20 | 約24 x 1010 | > 99.999% | 90.92% |
30 | 約36 x 1010 | > 99.999% | 97.27% |
40 | 約48 x 1010 | > 99.999% | 99.18% |
測(cè)試結(jié)果
表3顯示了在各種電纜類型、電纜長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)速率下,以及在預(yù)加重功能和LVDS均衡器打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)獲得的性能結(jié)果。預(yù)加重功能集成在MAX9247中,可通過(guò)將評(píng)估板上的跳線JP15設(shè)置為“高電平”來(lái)使能。專有的LVDS均衡器安裝在MAX9247的LVDS輸出端,如圖1所示。有關(guān)均衡器實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)信息,請(qǐng)聯(lián)系Maxim應(yīng)用支持。表3中的所有數(shù)據(jù)都是在室溫下生成的。30m 日精AWG26電纜在擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)的測(cè)試結(jié)果如表4所示。
電纜類型 | 預(yù)加重 | LVDS鏈路均衡器 | 最大可靠串行數(shù)據(jù)速率 (SDR) | |||||
電纜長(zhǎng)度 | ||||||||
10米 | 20米 | 30米 | ||||||
PCLK (MHz) | 特別提款權(quán) (Mbps) | PCLK (MHz) | 特別提款權(quán) (Mbps) | PCLK (MHz) | 特別提款權(quán) (Mbps) | |||
日精AWG26 | 關(guān)閉 | 關(guān)閉 | 34 | 612 | 25 | 450 | 15 | 270 |
上 | 關(guān)閉 | 40 | 720 | 27 | 486 | 17 | 306 | |
關(guān)閉 | 上 | 38 | 684 | 34 | 612 | 30 | 540 | |
上 | 上 | 43 | 774 | 39 | 702 | 35 | 630 | |
日精AWG28 | 關(guān)閉 | 關(guān)閉 | 33 | 594 | 16 | 288 | 8 | 144 |
上 | 關(guān)閉 | 36 | 648 | 23 | 414 | 10 | 180 | |
關(guān)閉 | 上 | 35 | 630 | 33 | 594 | 23 | 414 | |
上 | 上 | 41 | 738 | 37 | 666 | 28 | 504 | |
通用電纜 CAT5e | 關(guān)閉 | 關(guān)閉 | 38 | 684 | 26 | 468 | 16 | 288 |
上 | 關(guān)閉 | 42 | 756 | 28 | 504 | 18 | 324 | |
關(guān)閉 | 上 | 38 | 684 | 35 | 630 | 32 | 576 | |
上 | 上 | 44 | 792 | 42 | 756 | 36 | 648 | |
杰MX38 | 關(guān)閉 | 關(guān)閉 | 16 | 288 | ||||
上 | 關(guān)閉 | 24 | 432 | |||||
關(guān)閉 | 上 | 35 | 630 | |||||
上 | 上 | 40 | 720 |
電纜類型 | 最大可靠串行數(shù)據(jù)速率 (SDR) | |||||
溫度 | ||||||
-40°C | 25°C | 105°C | ||||
PCLK (MHz) | 特別提款權(quán) (Mbps) | PCLK (MHz) | 特別提款權(quán) (Mbps) | PCLK (MHz) | 特別提款權(quán) (Mbps) | |
日精AGW26, 30m | 36 | 648 | 35 | 630 | 31 | 558 |
*請(qǐng)注意,在此測(cè)試中,預(yù)加重和LVDS均衡器均打開(kāi)。
在解串器的LVDS輸入端口記錄了以下眼圖。這些圖顯示了解串器在失真位符號(hào)下的數(shù)據(jù)恢復(fù)能力。我們還可以在眼圖上看到LVDS鏈路均衡器的顯著改進(jìn)。
圖3.日精AWG26,20m,702Mbps,帶預(yù)加重和均衡器。
圖4.日精AWG26,30m,630Mbps,帶預(yù)加重和均衡器。
圖5.日精AWG26,30米,306Mbps,帶預(yù)加重。
圖6.日精AWG26,30m,306Mbps,帶預(yù)加重和均衡器。
總結(jié)
根據(jù)表3和表4所示的結(jié)果,我們可以進(jìn)行以下觀察。
雖然CAT5E非屏蔽電纜的性能優(yōu)于其他兩種類型的電纜,但它在應(yīng)用中可能存在EMI問(wèn)題。
預(yù)加重和LVDS均衡有助于提高鏈路性能。預(yù)加重為短電纜提供更大的提升,后者為較長(zhǎng)的電纜提供更有效的改進(jìn)。對(duì)于30m電纜,均衡器可以使數(shù)據(jù)速率加倍。
擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)的性能變化相對(duì)較小。
電纜線規(guī)可能會(huì)限制性能。建議使用大于 AWG28 的線規(guī)。
審核編輯:郭婷
-
收發(fā)器
+關(guān)注
關(guān)注
10文章
3660瀏覽量
107439 -
服務(wù)器
+關(guān)注
關(guān)注
13文章
9711瀏覽量
87341 -
lvds
+關(guān)注
關(guān)注
2文章
1118瀏覽量
67117
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
MAX9217/MAX9218視頻鏈路中的音頻數(shù)據(jù)傳輸
關(guān)于MAX9247/MAX9218串行器/解串器芯片組的性能測(cè)試分析
配合MAX9217/MAX9218/MAX9247/MAX9
配合MAX9217/MAX9218/MAX9247/MAX9
MAX9217/MAX9218 視頻鏈路中的音頻數(shù)據(jù)傳輸
MAX9217/MAX9218 視頻鏈路中的音頻數(shù)據(jù)傳輸

MAX9247/MAX9218串行器/解串器芯片組的性能測(cè)試

MAX9247/MAX9218串行器/解串器芯片組的性能測(cè)試

MAX9247/MAX9218串行器/解串器芯片組的性能測(cè)試

配合MAX9217/MAX9218/MAX9247/MAX9248/MAX9250評(píng)估板工作

評(píng)論