MAX9205／MAX9206 LVDS串行器-解串器在高速傳輸中的應(yīng)用-設(shè)計應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯MAX9205／MAX9206LVDS串行器-解串器在高速傳輸中的應(yīng)用-設(shè)計應(yīng)用

本文主要介紹MAX9205／MAX9207LVDS串行器和MAX9206／MAX9208LVDS解串器在雙絞線電纜數(shù)據(jù)高速傳輸中的性能與應(yīng)用。

眾所周知，利用串行解串器能夠大大減少短距離、寬帶數(shù)據(jù)通信中的連線，其應(yīng)用有電信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的背扳互連、3G蜂窩電話基站中機(jī)架內(nèi)的互連，數(shù)字視頻接口等各個方面.

用電流模式、低電壓差分信號(LVDS)的優(yōu)點(diǎn)在于易連接與低傳輸功率及低電磁干擾(EMl).而LVDS的主要標(biāo)準(zhǔn):TIA(遠(yuǎn)程通訊工業(yè)協(xié)會)／EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會)—644A，只是規(guī)定了信號電平等物理層參數(shù)，沒有給出諸如數(shù)據(jù)速率與電纜長度對應(yīng)關(guān)系的互連特性。而LVDS標(biāo)準(zhǔn)提供給用戶的僅僅是LVDS信號的基本兼容性，而在高速應(yīng)用中用戶還必須了解在特定的電纜和傳輸距離條件下所能達(dá)到的性能。

Maxim的MAX9205／MAX9207LVDS串行器和MAX9206／MAX9208LVDS解串器能通過差分特性阻抗為100Ω串行點(diǎn)對點(diǎn)鏈路高速傳輸數(shù)據(jù)。MAX9205／MAX9206串行“有效載荷”數(shù)據(jù)速率(不包含同步位開銷)為160Mbps至400Mbps，MAX9207／MAX9208速率為400Mbps至600Mbps。兩組芯片引腳兼容，但分別優(yōu)化在不同的頻率范圍。

為此，本文提供了MAX9205／MAX9207LVDS串行器和MAX9206／MAX9208解串器在不同數(shù)據(jù)速率，電纜長度下的測試方案結(jié)果和誤碼率(BER)分析.還將BER與抖動測試相結(jié)合，提供了利用CAT-5E非屏蔽雙紋線傳輸數(shù)據(jù)及在不同電纜長度時得到的眼圖。從而使系統(tǒng)設(shè)者獲得一個對于Maxim的MAX9205／MAX9207LVDS串行器和MAX9206／MAX9208LVDS解串器集成器件及其應(yīng)用更好的理解。

由于涉及抖動指標(biāo)，為此應(yīng)對抖動定義作一說明：抖動(jitter)又稱定時抖動，定義為數(shù)字信號在特定時刻相對于其理想時間位置的短時間的、非累積性的偏離。

誤碼率(BER)測試

BER測試是衡量傳輸鏈路可靠性直接、準(zhǔn)確的途徑。數(shù)字通信鏈路要求非常低的誤碼率，其數(shù)量級大約在每一千億個接收位出一個錯誤(BER為10-12)或更低。

進(jìn)行BER測試需要高品質(zhì)的信號發(fā)生器和特定的測試設(shè)備。BER測試需要用數(shù)小時甚至幾天的時間傳輸大量的數(shù)據(jù)以達(dá)到10-12或更低BER的測試要求，這取決于數(shù)據(jù)的傳輸速率.考慮到BER測試比較耗時間，通常用一些快速測量方式預(yù)測傳輸鏈路的可靠性，例如建立一個產(chǎn)生低BER的抖動水平。為此可測試MAX9205／MAX9206和MAX9207／AX9208鏈路的抖動指標(biāo)，并將其與BER相關(guān)聯(lián)，而BER測試通常用于驗證數(shù)據(jù)表中抖動指標(biāo)的值。

測試裝置組成

MAX9205或MAX9207LVDS串行器發(fā)送LVDS信號。串行器在并行數(shù)據(jù)時鐘(TCLK)的上升沿鎖存10位并行數(shù)據(jù)，加入2位同步碼后通過單路LVDS輸出端口(OUT+OUT-)發(fā)送串行數(shù)據(jù)。MAX9205的并行數(shù)據(jù)時鐘范圍為16MHz至40MHz；MAX9207時鐘范圍為40MHz至60MHz。加入2位同步碼后串行數(shù)據(jù)波特率為12×TCLK(并行數(shù)據(jù)時鐘)?！坝行лd荷”串行數(shù)據(jù)速率(串行位率減去2個同步位)為10×TCLK(并行數(shù)據(jù)時鐘)。

號評估板的串行器和解串器將安捷倫(Agilent)86130ABER(誤碼率)測試儀的串行I／O轉(zhuǎn)換成并行I／O，并行數(shù)據(jù)被送人測試評估板1并從中讀出，86130A輸出的串行數(shù)據(jù)序列碼長1200位，其中1000位取自210-1偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)，每10位PRBS碼插入01同步碼。插入01同步位是為了模擬串行器添加的位。2號評估板的解串器移出同步碼，以并行方式輸出PRBS數(shù)據(jù)至1號評估板的電纜測試串行器。串行數(shù)據(jù)序列被連續(xù)重復(fù)發(fā)送。安捷倫81250提供所需要的參考時鐘(TCLK用于串行器、基準(zhǔn)時鐘-REFCLK用于解串器)。

值此，分別測試電纜長度為5英尺、15英尺、30英尺、60英尺和100英尺(采用5E類以太網(wǎng)線，AWG2，非屏蔽雙紋線由GeneralCable公司制造，型號為2133629H)時的BER，并采用Tektronix公司的TDS784C示波器和Tektronix公司的P6247型1.0GHz差分探測器測試了解串器輸入端的眼圖抖動特性。調(diào)節(jié)81250時鐘發(fā)生器提供的TCLK串行器參考時鐘的延遲時間使其符合數(shù)據(jù)表中列出的串行器輸入建立和保持時間要求。

測試與結(jié)果

測試中分別采用了MAX9205／MAX9206和MAX9207／MAX9208串行-解串器對。86310A為MAX9205／MAX9206提供的串行波特率為192Mbps至480Mbps，為MAX9207／MAX9208提供的波特率為480Mbvs至720Mbps。

為了量化眼圖信號的完整性，定義兩個參數(shù)：總抖動(tTJ)和邊緣抖動(tMj)，tTJ是在零差分電壓下測試的定時抖動寬度(零差分電壓是示波器軌跡的橫軸)。tMj是零差分電壓對應(yīng)的抖動中點(diǎn)與300mV峰到峰差分電壓對應(yīng)的抖動中點(diǎn)之間的時間間隔(見圖3)。人們可能期望解串器差分輸入在零差分電壓點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)換，但是，比較保守的方法是假設(shè)需要額外的差分電壓提供過驅(qū)動。tTJ對應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換發(fā)生在0V差分電壓，而tMj則要求在轉(zhuǎn)換解串器輸入電平之前差分信號需達(dá)到300mVp-p由此可見，用tMj檢測信號的完整性更加保守。tUI(見圖3)定義為一比特串行碼的持續(xù)時間(單位間隔)。單位間隔是參考頻率周期除以12。

差分峰到峰電壓(VP-P)是測試點(diǎn)單端電壓之差的兩倍，或VP-P=2×|(VOUT+)—(VOUT-)|.例如，在測試點(diǎn)，如果VOUT+=1.35V、VOUT-=1.10V(相對于地為高)及VOUT+=1.10V、VOUT-=1.35V(相對于地為低)。則VP-P=500mV。由于采用差分探測器進(jìn)行測試，它取VOUT+與VOUT-的差值，眼圖(圖3)中表現(xiàn)為VP-P。

表1列出TMAX9206／MAX9208解串器數(shù)據(jù)表中規(guī)定的tMj.如果tMj低于或等于表中列出的值，解串器能夠確保數(shù)據(jù)的恢復(fù)。

測試過程可在兩種條件下進(jìn)行。種測試條件，串行測試序列按照串行-解串器所允許的速率，在不同電纜長度下運(yùn)行1小時，測試tTJ、tMj和誤碼數(shù)。第二種測試條件，在高抖動條件下(大于數(shù)據(jù)表中tMj的值)，發(fā)送10小時以上的串行測試數(shù)據(jù)(發(fā)送碼長高于1.73×1013位)，測試tTJ、tMj和誤碼數(shù)。

表2、表3分別為MAX9205／MAX9206和MAX9207／MAX9208串行-解串器在5英尺至60英尺電纜長度下的測試結(jié)果。波特率為串行信號速率，數(shù)據(jù)速率為“有效載荷”串行數(shù)據(jù)速率(數(shù)據(jù)速率：(10／12)×波特率)。

為展示解串器在信號退化(衰減)的條件下恢復(fù)數(shù)據(jù)的能力(即抖動裕量低于數(shù)據(jù)表中的指定參數(shù))，在100英尺電纜下對兩組串行—解串器進(jìn)行了測試，串行測試數(shù)據(jù)被連續(xù)發(fā)送了10小時以上，表4給出了抖動測試結(jié)果、電壓峰值、誤碼數(shù)。

所有測試結(jié)果中都沒有誤碼記錄，以520Mbps的波特率經(jīng)過100英尺電纜傳輸后信號幅度為110mV，幅度大約為tMj規(guī)定的300mVp-p的三分之一。此外，tTJ=1020ps，抖動占1923ps單位間隔(tuI=1／520Mbps)的一半以上。在這些條件下得到的無誤碼測試結(jié)果為數(shù)據(jù)表中的指標(biāo)(表1)提供了一定的測試裕量。

另外，根據(jù)測試試結(jié)果，可以預(yù)測BER。假設(shè)串行數(shù)據(jù)序列中任何一位發(fā)生誤碼的概率相同，而且各位發(fā)生誤碼事件是獨(dú)立的。如果BER為q，則串行數(shù)據(jù)序列可以看作參數(shù)為q的Bernoulli試驗。設(shè)發(fā)送比特數(shù)為n，n位序列無誤碼概率可用方程1表示:

Pnoerror=(1-q)n(方程1)

采用100英尺電纜，無誤碼發(fā)送超過1.73×10-13位的數(shù)據(jù)。如果BER的q值低于3.0×10-13，則由方程1計算出Pnoerror為0.0056。這可表述為，如果BER為3.0×10-13或更高，對于1.73×10-13的比特流提供無誤碼傳輸?shù)母怕蕿?.0056。從統(tǒng)計意義上說，如果無誤碼傳輸一個1.73×10-13位的序列，則BER<3.0×10-13這一假設(shè)成立的概率為99.44％。由于該可信度量在100英尺的電纜長度、信號質(zhì)量較差的條件下得到的，當(dāng)電纜長度較短、信號質(zhì)量較高時無疑會獲得更高的鏈路可靠性。

結(jié)論

本文通過BER方案測試，驗證了MAX9205／MAX9206和MAX