Serializer IC-Optionen für Hochgeschwindigkeitsplatinen

Serializer-ICs sind eine jener oft übersehenen Komponenten, die leise im Hintergrund von Computerperipheriegeräten, Netzwerkausrüstung, hochauflösenden Multimedia-Systemen und anderen Hochgeschwindigkeits-Digitalsystemen arbeiten. Daten schnell zwischen verschiedenen Orten auf einer Platine zu übertragen, ist entscheidend für die Leistung digitaler Systeme, und Serializer-IC-Komponenten spielen eine wichtige Rolle beim schnellen Datenverkehr.

Serializer-ICs in Hochgeschwindigkeitskanälen

Ein Hochgeschwindigkeits-Digitalkanal kann viele Formen annehmen, aber die häufigste Form ist ein SerDes-Kanal (Serializer/Deserializer). Die in diesen Kanälen verwendeten Komponenten komprimieren einen parallelen Datenstrom auf eine kleinere Anzahl von Kanälen, die mit einer hohen Datenrate arbeiten. Die gängige Manifestation eines SerDes-Kanals ist eine, bei der die Senderkomponente (Serializer) einen parallelen Datenstrom nimmt und ihn auf einen einzigen seriellen Datenstrom reduziert. Einige Serializer-ICs werden den Eingangsparalleldatenstrom auf eine kleinere Anzahl paralleler Kanäle reduzieren (ein Beispiel wird unten gezeigt).

Die Reduzierung der Anzahl der Kanäle für lange Verbindungen spart Platz auf der Platine und eliminiert oder reduziert Nebensprechen. Dies ermöglicht das Verlegen längerer Verbindungen, und die Kanalverluste werden von Einfügungsverlusten dominiert. Am Empfangsende werden die Daten empfangen und mit Equalization kompensiert und dann zurück in parallele Daten an der Ausgangsschnittstelle konvertiert.

SerDes-Kanalschema

Es gibt einige grundlegende Spezifikationen, die bei der Auswahl eines Serializer-ICs für eine Hochgeschwindigkeitsverbindung zu berücksichtigen sind.

• Eingangs- und Ausgangsschnittstellen: Eingangsdaten können als Single-Ended-Signale (z.B. LVCMOS/LVTTL) oder als differentielle Paare (z.B. LVPECL) in diese Komponenten geleitet werden. Die gängige Ausgangsschnittstelle ist LVDS.
• Datenrate: Einige Serializer haben konfigurierbare Datenraten, entweder durch Anpassung eines der Eingänge oder mit einem externen MCU.
• Taktstil: Da Systemtakte nicht ideal für Hochgeschwindigkeits-Digitalsysteme sind, wird zur Übertragung von Taktsignalen im System eine quellensynchrone oder eingebettete Taktgebung verwendet.
• Kanalvorverstärkung: Dies ist ein wichtiger Punkt, der bei der Auswahl eines Serializer-ICs zu berücksichtigen ist. Am Sendende hilft die Anwendung von Vorverstärkung, einige der entworfenen Kanalverluste zu überwinden und eine längere Verbindung zu ermöglichen.
• Anstiegszeit: Die Anstiegszeit Ihrer Ausgangssignale ist wichtig bei der Modellierung von Kanalverlusten und Dispersion. Dies wird die Signalbandbreite bestimmen, die mit einer Knie-Frequenz berechnet werden kann.
• Eingangs- und Ausgangskanäle: Denken Sie daran, dass ein Serializer eine große Anzahl paralleler Kanäle in eine kleinere Anzahl serieller Kanäle komprimiert. Überprüfen Sie die Anzahl der Eingangs- und Ausgangskanäle.

Die oben genannten Spezifikationen sind auch am Empfänger (Deserializer) Ende des Kanals wichtig. Fortgeschrittenere SerDes-Transceiver verwenden mehrstufige Signalisierung mit Halbduplex- oder Vollduplex-Kommunikation. Jedoch bieten einfachere Serializer-ICs hohe Datenraten und haben immer noch ihren Platz in vielen Systemen, insbesondere in Hochgeschwindigkeitsnetzwerken und High-Definition-Video.

Optionen für High-Speed Serializer-ICs

Die unten gezeigten Komponenten sind spezifischer für Anwendungen, aber Sie können immer noch Serializer finden, die näher an allgemeinen Zwecken sind. Dies ist der Ausgangspunkt für den Aufbau Ihres Hochgeschwindigkeits-Serienlinks. Am Empfangsende benötigen Sie einen Deserializer, um Daten zurück in Parallel umzuwandeln, die dann über eine Standard-Schnittstelle ausgegeben werden. Wenn Sie mit langen Kanallinks arbeiten, bieten einige Komponenten Kanal-Equalization, bei der Effekte wie Skew, Einfügungsverlust und Intersymbol-Interferenz am Empfängerende kompensiert werden. Schauen Sie sich die untenstehenden Komponenten für einige Beispiel-Serializer-ICs an.

Texas Instruments, DS32ELX0421SQE

Der DS32ELX0421SQE von Texas Instruments ist eine ältere Komponente, aber er bleibt bis heute in Netzwerkgeräten mit niedrigerer Geschwindigkeit über Glasfaser oder Kupfer (z.B. kleine Switches und Router) nützlich. Diese Komponente liefert 3,125 Gbps von einer 5-Bit DDR LVDS parallelen Schnittstelle. Sie beinhaltet integrierte LVDS-Abschlüsse, was die Integration in einen Kanal erleichtert. Eine Anwendung beinhaltet FPGA-zu-FPGA-Verbindungen, wo ein hoher Durchsatz erforderlich ist. Ein Beispiel aus dem DS32ELX0421SQE Datenblatt wird unten gezeigt.

Beispielanwendungsdiagramm aus dem DS32ELX0421SQE Datenblatt.

Maxim Integrated, MAX9291GTN+

Der MAX9291GTN+ Serializer-IC von Maxim Integrated ist eine Multigigabit-SerDes-Schnittstelle, die ideal für Multimedia-Anwendungen ist. Dies ist ein Beispiel für einen speziellen Serializer-IC, der für eine bestimmte Anwendung konzipiert wurde; diese Komponente wandelt einen HDMI-Eingang in einen Gigabit-Multimedia-Serienlink (GMSL) Ausgang um. Steuer-, Audio- und Videosignale können über mindestens 15 m 50Ω-Koaxialkabel oder 100Ω abgeschirmtes verdrilltes Paar (STP) gesendet werden. Diese Komponente kann auch verwendet werden, um ein Peripheriegerät am entfernten Ende über I2C-Kommunikation zu steuern.

Am Empfangsende können Sie einen MAX9286GTN/V+ Deserializer verwenden, um parallele Daten abzurufen. Die Datenraten für beide Komponenten können in jedem Kanal von 9,6 kbps bis 1 Mbps variiert werden, und beide Komponenten können mit einem Mikrocontroller programmiert werden. Schauen Sie sich das MAX9291GTN+ Datenblatt für weitere Informationen an.

Evaluierungsboard für den MAX9291GTN+ Serializer-IC.

Texas Instruments, DS90CR485VS

Der DS90CR485VS 10 Gbps Serializer-IC von Texas Instruments ist eine weitere ältere Komponente, die sich weiterhin bewährt. Er bietet eine 48-in/8-out-Datenübertragung (24 LVCMOS/LVTTL Double-Edge-Eingänge) mit 6,384 Gbps über LVDS. Diese Komponente wird mit dem DS90CR486VS Deserializer am Empfangsende gepaart. Diese Komponente integriert eine Vorverstärkung, um Langkanal- und Kabelbelastungseffekte zu überwinden. Beachten Sie, dass diese Komponente parallele Taktung verwendet, was sie in quellsynchronen Systemen nützlich macht.

Funktionsblockdiagramm aus dem DS90CR485VS Datenblatt.

Die hier gezeigten Serializer-IC-Optionen sind nur einige Beispiele, und es gibt viele weitere allgemeine Optionen für unterschiedliche Datenraten und Signalstandards. Neue Serializer werden regelmäßig für Hochgeschwindigkeitsperipheriegeräte veröffentlicht, und Octopart wird hier sein, um Ihnen zu helfen, die benötigten Komponenten zu finden.

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