Opciones de IC serializador para tarjetas de alta velocidad

Los circuitos integrados serializadores son uno de esos componentes a menudo pasados por alto que funcionan silenciosamente en el fondo de periféricos de computadora, equipos de red, multimedia de alta definición y otros sistemas digitales de alta velocidad. La transferencia de datos entre diferentes ubicaciones en una placa de manera rápida es crítica para el rendimiento del sistema digital, y los componentes de IC serializador juegan un papel importante en mover datos a alta velocidad.

ICs Serializadores en Canales de Alta Velocidad

Un canal digital de alta velocidad puede tomar muchas formas, pero la forma más común es un canal SerDes (serializador/deserializador). Los componentes utilizados en estos canales comprimen un flujo de datos paralelo a un menor número de canales que funcionan a una alta tasa de datos. La manifestación común de un canal SerDes es aquella donde el componente transmisor (serializador) toma un flujo de datos paralelo y lo reduce a un único flujo de datos serie. Algunos ICs serializadores reducirán el flujo de datos paralelos de entrada a un menor número de canales paralelos (un ejemplo se muestra a continuación).

Reducir el número de canales para enlaces largos ahorra espacio en la placa, y elimina o reduce el diafonía. Esto permite que se puedan trazar enlaces más largos, y las pérdidas del canal se vuelven dominadas por la pérdida de inserción. En el extremo receptor, los datos son recibidos y compensados con ecualización, y luego convertidos de nuevo a datos paralelos en la interfaz de salida.

Esquema del canal SerDes

Hay algunas especificaciones básicas a considerar al seleccionar un IC serializador para un enlace de alta velocidad.

• Interfaces de entrada y salida: Los datos de entrada pueden ser enrutados en estos componentes como señales de un solo extremo (por ejemplo, LVCMOS/LVTTL) o pares diferenciales (por ejemplo, LVPECL). La interfaz de salida común es LVDS.
• Tasa de datos: Algunos serializadores tienen tasas de datos configurables, ya sea ajustando una de las entradas o con un MCU externo.
• Estilo de reloj: Dado que los relojes del sistema no son ideales para sistemas digitales de alta velocidad, se utiliza la sincronización de fuente o el relojeo incrustado para enrutamiento de señales de reloj alrededor del sistema.
• Pre-énfasis del canal: Este es un punto importante a considerar al seleccionar un IC serializador. En el extremo de transmisión, aplicar pre-énfasis supera algunas de las pérdidas de canal diseñadas y proporciona un enlace más largo.
• Tiempo de subida: El tiempo de subida para tus señales de salida es importante al modelar las pérdidas del canal y la dispersión. Esto determinará el ancho de banda de la señal, que puede ser calculado usando una frecuencia de codo.
• Canales de entrada y salida: Recuerda que un serializador comprime un gran número de canales paralelos en un menor número de canales serie. Verifica el número de canales de entrada y salida.

Las especificaciones mencionadas anteriormente también son importantes en el extremo receptor (deserializador) del canal. Los transceptores SerDes más avanzados utilizan señalización multinivel con comunicación half-duplex o full-duplex. Sin embargo, los circuitos integrados serializadores más simples proporcionan altas tasas de datos y aún tienen su lugar en muchos sistemas, particularmente en equipos de red de alta velocidad y video de alta definición.

Opciones de Circuitos Integrados Serializadores de Alta Velocidad

Los componentes mostrados a continuación son más específicos para aplicaciones, pero aún puedes encontrar serializadores que se acercan a un propósito general. Este es el punto de partida para construir tu enlace serial de alta velocidad. En el extremo de recepción, necesitarás un deserializador para convertir los datos de nuevo a paralelo, que luego se emite a través de una interfaz estándar. Si trabajas con enlaces de canal largos, algunos componentes proporcionan ecualización de canal, donde efectos como el desfase, la pérdida de inserción y la interferencia entre símbolos se compensan en el extremo receptor. Echa un vistazo a los componentes a continuación para algunos ejemplos de circuitos integrados serializadores.

Texas Instruments, DS32ELX0421SQE

El DS32ELX0421SQE de Texas Instruments es un componente antiguo, pero sigue siendo útil hasta el día de hoy en equipos de red de baja velocidad sobre fibra o cobre (por ejemplo, pequeños switches y routers). Este componente entrega 3.125 Gbps desde una interfaz paralela LVDS DDR de 5 bits. Incluye terminaciones LVDS integradas, lo que facilita su incorporación en un canal. Una aplicación involucra enlaces de FPGA a FPGA, donde se requiere un alto rendimiento. Un ejemplo del datasheet de DS32ELX0421SQE se muestra a continuación.

Diagrama de aplicación de ejemplo del datasheet de DS32ELX0421SQE.

Maxim Integrated, MAX9291GTN+

El circuito integrado serializador MAX9291GTN+ de Maxim Integrated es una interfaz SerDes multigigabit ideal para aplicaciones multimedia. Este es un ejemplo de un circuito integrado serializador específico para una aplicación; este componente convierte una entrada HDMI en un enlace serial multimedia gigabit (GMSL) de salida. Se pueden enviar señales de control, audio y video a través de al menos 15 m de cable coaxial de 50Ω o par trenzado blindado (STP) de 100Ω. Este componente también se puede utilizar para controlar un periférico en el extremo remoto a través de la comunicación I2C.

En el extremo de recepción, puedes usar un deserializador MAX9286GTN/V+ para recuperar datos paralelos. Las tasas de datos para ambos componentes pueden variar de 9.6 kbps a 1 Mbps en cada canal, y ambos componentes pueden ser programados con un microcontrolador. Echa un vistazo al datasheet de MAX9291GTN+ para más información.

Placa de evaluación para el IC serializador MAX9291GTN+.

Texas Instruments, DS90CR485VS

El IC serializador DS90CR485VS de 10 Gbps de Texas Instruments es otro componente antiguo que continúa resistiendo el paso del tiempo. Proporciona una transmisión de datos de 48 entradas/8 salidas (24 entradas de doble borde LVCMOS/LVTTL) a 6.384 Gbps a través de LVDS. Este componente se empareja con el deserializador DS90CR486VS en el extremo receptor. Este componente incorpora pre-énfasis para superar los efectos de canales largos y carga de cables. Cabe destacar que este componente utiliza sincronización paralela, lo que lo hace útil en sistemas sincrónicos de fuente.

Diagrama de bloques funcional del datasheet de DS90CR485VS.

Las opciones de IC serializador mostradas aquí son solo algunos ejemplos, y hay muchas más opciones de propósito general para diferentes tasas de datos y estándares de señalización. Los serializadores más nuevos se lanzan periódicamente para periféricos de alta velocidad, y Octopart estará aquí para ayudarte a encontrar los componentes que necesitas.

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