高速串行數據連接已廣泛應用于網絡、服務器和3G基站的視頻顯示、數碼相機傳感和背板數據傳輸。Maxim開發了用于串行鏈路發射器和接收器的產品。本應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、電纜長度和數據速率條件下的性能。生成的信息對于需要高速序列化數據連接的應用程序非常有用。

介紹

Maxim的高速串行器和解串器（SerDes）產品已用于汽車、網絡、服務器和3G基站的視頻、圖像和數據傳輸。MAX9247串行器和MAX9218解串器構成一對典型的單LVDS鏈路，內置時鐘。該對可以達到的最高串行鏈路數據速率高達800Mbps。

本應用筆記演示了該數據收發器鏈路的性能，基于不同的電纜類型、電纜長度和數據速率。本文還展示了Maxim專有的預加重功能和線路均衡器帶來的性能改進。為了滿足汽車應用中的惡劣環境，該SerDes對還在-40°C至+105°C的溫度范圍內進行了測試。

測試設置

測試裝置包括安捷倫ParBERT 81250測試儀、TDS784C 1GHz數字示波器、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的性能測試設置

MAX9247具有27位并行數據輸入，其中18位用于RGB視頻數據輸入，9位用于控制數據輸入。LVDS串行鏈路的數據速率是并行數據速率的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數據上實現。每個ParBERT輸出通道上的數據序列是獨立生成的偽隨機比特流，非重復長度為21492.RGB 數據序列的長度為 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）始終設置為零。圖 2 顯示了數據結構。在測試期間重復 1390 位并行數據模式。信號DE_IN交替使用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據速率的關系，我們觀察每個電纜長度的誤碼率（BER），并記錄最高并行數據速率，在該速率下，十分鐘內沒有位錯誤。數據速率增量為 1Mbps。我們使用這種方法來測量性能，因為關于LVDS SerDes收發器有兩個觀察結果：首先，如果十分鐘內沒有錯誤，幾個小時內可能不會有錯誤;其次，即使在非常低的速率下，在十分鐘內觀察到錯誤位時，數據速率（<0.5Mbps）的輕微增加將導致解串器上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行合理的權衡。因此，我們的假設是鏈路 BER 小于 10-10或 10-11在一定的數據速率下，十分鐘內沒有發生比特錯誤。從統計學上講，我們可以使用公式 1 計算該假設的置信水平：

其中N是在觀察周期（例如，十分鐘）內通過串行鏈路傳輸的位數，p是假設的BER。表2提供了不同數據速率的CL。

測試結果

表3顯示了在各種電纜類型、電纜長度和數據速率下，以及在預加重功能和LVDS均衡器打開或關閉時獲得的性能結果。預加重功能集成在MAX9247中，可通過將評估板上的跳線JP15設置為“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。有關均衡器實現的詳細信息，請聯系Maxim應用支持。表3中的所有數據都是在室溫下生成的。30m 日精AWG26電纜在擴展溫度范圍內的測試結果如表4所示。

*請注意，在此測試中，預加重和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據恢復能力。我們還可以在眼圖上看到LVDS鏈路均衡器的顯著改進。

圖3.日精AWG26，20m，702Mbps，帶預加重和均衡器。

圖4.日精AWG26，30m，630Mbps，帶預加重和均衡器。

圖5.日精AWG26，30米，306Mbps，帶預加重。

圖6.日精AWG26，30m，306Mbps，帶預加重和均衡器。

總結

根據表3和表4所示的結果，我們可以進行以下觀察。

雖然CAT5E非屏蔽電纜的性能優于其他兩種類型的電纜，但它在應用中可能存在EMI問題。

預加重和LVDS均衡有助于提高鏈路性能。預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。對于30m電纜，均衡器可以使數據速率加倍。

擴展溫度范圍內的性能變化相對較小。

電纜線規可能會限制性能。建議使用大于 AWG28 的線規。

審核編輯：郭婷