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)碼相機傳感和背板數(shù)據(jù)傳輸。Maxim開發(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（MAX9247和解串器）在各種電纜類型、電纜長度和數(shù)據(jù)速率條件下的性能。生成的信息對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)成一對典型的單LVDS鏈路，內(nèi)置時鐘。該對可以達(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對還在-40°C至+105°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行了測試。

測試設(shè)置

測試裝置包括安捷倫ParBERT 81250測試儀、TDS784C 1GHz數(shù)字示波器、TEK P6247差分探頭和MAX9217/MAX9218評估板。安捷倫 81250 是一款并行誤碼率測試 （BERT）。組件的連接如下圖所示（圖1）。

圖1.MAX9247和MAX9218的性能測試設(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個開銷位。安捷倫 9 的前 81250 個輸出通道連接到前 9 個 RGB 輸入（RGB_IN0 至 RGB_IN8）。前 9 個通道的反相輸出連接到其余 9 個 RGB 輸入（RGB_IN9 至 RGB_IN17）。BERT僅在RGB數(shù)據(jù)上實現(xiàn)。每個ParBERT輸出通道上的數(shù)據(jù)序列是獨立生成的偽隨機比特流，非重復(fù)長度為21492.RGB 數(shù)據(jù)序列的長度為 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)。在測試期間重復(fù) 1390 位并行數(shù)據(jù)模式。信號DE_IN交替使用RGB數(shù)據(jù)周期和控制周期。

圖2.測試數(shù)據(jù)的序列結(jié)構(gòu)。

測試條件和測量結(jié)果

我們測試了三根雙絞線電纜，如下表所示。

為了測試SerDes對的性能與電纜長度和數(shù)據(jù)速率的關(guān)系，我們觀察每個電纜長度的誤碼率（BER），并記錄最高并行數(shù)據(jù)速率，在該速率下，十分鐘內(nèi)沒有位錯誤。數(shù)據(jù)速率增量為 1Mbps。我們使用這種方法來測量性能，因為關(guān)于LVDS SerDes收發(fā)器有兩個觀察結(jié)果：首先，如果十分鐘內(nèi)沒有錯誤，幾個小時內(nèi)可能不會有錯誤;其次，即使在非常低的速率下，在十分鐘內(nèi)觀察到錯誤位時，數(shù)據(jù)速率（<0.5Mbps）的輕微增加將導(dǎo)致解串器上DE_OUT信號的丟失鎖定。因此，我們的方法是在測試時間和測量可靠性之間進(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)沒有發(fā)生比特錯誤。從統(tǒng)計學(xué)上講，我們可以使用公式 1 計算該假設(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。

測試結(jié)果

表3顯示了在各種電纜類型、電纜長度和數(shù)據(jù)速率下，以及在預(yù)加重功能和LVDS均衡器打開或關(guān)閉時獲得的性能結(jié)果。預(yù)加重功能集成在MAX9247中，可通過將評估板上的跳線JP15設(shè)置為“高電平”來使能。專有的LVDS均衡器安裝在MAX9247的LVDS輸出端，如圖1所示。有關(guān)均衡器實現(xiàn)的詳細(xì)信息，請聯(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)的測試結(jié)果如表4所示。

*請注意，在此測試中，預(yù)加重和LVDS均衡器均打開。

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，后者為較長的電纜提供更有效的改進(jìn)。對于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)的性能變化相對較小。

電纜線規(guī)可能會限制性能。建議使用大于 AWG28 的線規(guī)。

審核編輯：郭婷