Options de CI de sérialiseur pour cartes à haute vitesse

Les circuits intégrés sérialiseurs sont l'un de ces composants souvent négligés qui fonctionnent discrètement en arrière-plan des périphériques informatiques, des équipements de réseau, des multimédias haute définition et d'autres systèmes numériques à haute vitesse. Transférer des données entre différents emplacements sur une carte rapidement est crucial pour la performance du système numérique, et les composants sérialiseurs jouent un rôle important dans le déplacement des données à haute vitesse.

Les sérialiseurs IC dans les canaux à haute vitesse

Un canal numérique à haute vitesse peut prendre de nombreuses formes, mais la forme la plus courante est un canal SerDes (sérialiseur/désérialiseur). Les composants utilisés dans ces canaux compressent un flux de données parallèles en un nombre plus petit de canaux qui fonctionnent à un débit de données élevé. La manifestation courante d'un canal SerDes est celle où le composant émetteur (sérialiseur) prend un flux de données parallèles et le réduit à un seul flux de données sériel. Certains sérialiseurs IC réduiront le flux de données parallèles d'entrée en un nombre plus petit de canaux parallèles (un exemple est montré ci-dessous).

Réduire le nombre de canaux pour les liaisons longues économise de l'espace sur la carte, et cela élimine ou réduit le diaphonie. Cela permet de router des liaisons plus longues, et les pertes de canal deviennent dominées par la perte d'insertion. À l'extrémité de réception, les données sont reçues et compensées avec une égalisation, puis converties à nouveau en données parallèles à l'interface de sortie.

Schéma du canal SerDes

Il y a quelques spécifications de base à considérer lors de la sélection d'un sérialiseur IC pour une liaison à haute vitesse.

• Interfaces d'entrée et de sortie : Les données d'entrée peuvent être routées dans ces composants comme des signaux à terminaison unique (par exemple, LVCMOS/LVTTL) ou des paires différentielles (par exemple, LVPECL). L'interface de sortie commune est LVDS.
• Débit de données : Certains sérialiseurs ont des débits de données configurables, soit en ajustant l'une des entrées, soit avec un MCU externe.
• Style d'horloge : Comme les horloges système ne sont pas idéales pour les systèmes numériques à haute vitesse, un horodatage source-synchrone ou une horloge intégrée est utilisé pour router les signaux d'horloge autour du système.
• Pré-accentuation du canal : C'est un point important à considérer lors de la sélection d'un sérialiseur IC. À l'extrémité d'émission, l'application d'une pré-accentuation surmonte certaines des pertes de canal conçues et fournit une liaison plus longue.
• Temps de montée : Le temps de montée de vos signaux de sortie est important lors de la modélisation des pertes de canal et de la dispersion. Cela déterminera la bande passante du signal, qui peut être calculée en utilisant une fréquence de genou.
• Canaux d'entrée et de sortie : Rappelez-vous qu'un sérialiseur compresse un grand nombre de canaux parallèles en un nombre plus petit de canaux sériels. Vérifiez le nombre de canaux d'entrée et de sortie.

Les spécifications mentionnées ci-dessus sont également importantes à l'extrémité réceptrice (désérialiseur) du canal. Les transceivers SerDes plus avancés utilisent une signalisation multiniveau avec une communication en half-duplex ou full-duplex. Cependant, les circuits intégrés de sérialisation plus simples offrent des débits de données élevés et conservent leur place dans de nombreux systèmes, en particulier dans le réseautage à haute vitesse et la vidéo haute définition.

Options de circuits intégrés sérialiseurs à haute vitesse

Les composants présentés ci-dessous sont plus spécifiques à une application, mais vous pouvez toujours trouver des sérialiseurs qui sont plus proches d'un usage général. C'est le point de départ pour construire votre liaison série à haute vitesse. À l'extrémité de réception, vous aurez besoin d'un désérialiseur pour reconvertir les données en parallèle, qui sont ensuite sorties via une interface standard. Si vous travaillez avec des liaisons de canal longues, certains composants fournissent une égalisation de canal, où des effets comme le décalage, la perte d'insertion et l'interférence entre symboles sont compensés à l'extrémité réceptrice. Jetez un œil aux composants ci-dessous pour quelques exemples de circuits intégrés sérialiseurs.

Texas Instruments, DS32ELX0421SQE

Le DS32ELX0421SQE de Texas Instruments est un composant plus ancien, mais il reste utile à ce jour dans les équipements de réseautage à vitesse inférieure sur fibre ou cuivre (par exemple, petits commutateurs et routeurs). Ce composant fournit 3.125 Gbps à partir d'une interface parallèle LVDS DDR de 5 bits. Il inclut des terminaisons LVDS intégrées, ce qui le rend facile à intégrer dans un canal. Une application implique des liens FPGA-à-FPGA, où un débit élevé est requis. Un exemple tiré de la fiche technique DS32ELX0421SQE est montré ci-dessous.

Exemple de schéma d'application tiré de la fiche technique DS32ELX0421SQE.

Maxim Integrated, MAX9291GTN+

Le MAX9291GTN+ circuit intégré sérialiseur de Maxim Integrated est une interface SerDes multigigabit idéale pour les applications multimédias. C'est un exemple de circuit intégré sérialiseur conçu pour une application spécifique ; ce composant convertit une entrée HDMI en une sortie de lien série multimédia gigabit (GMSL). Les signaux de contrôle, audio et vidéo peuvent être envoyés sur au moins 15 m de câble coaxial de 50Ω ou de paire torsadée blindée (STP) de 100Ω. Ce composant peut également être utilisé pour contrôler un périphérique à l'extrémité distante via une communication I2C.

À l'extrémité de réception, vous pouvez utiliser un désérialiseur MAX9286GTN/V+ pour récupérer les données parallèles. Les débits de données pour les deux composants peuvent varier de 9,6 kbps à 1 Mbps dans chaque canal, et les deux composants peuvent être programmés avec un microcontrôleur. Jetez un œil à la fiche technique MAX9291GTN+ pour plus d'informations.

Carte d'évaluation pour le circuit intégré sérialiseur MAX9291GTN+.

Texas Instruments, DS90CR485VS

Le circuit intégré sérialiseur DS90CR485VS 10 Gbps de Texas Instruments est un autre composant plus ancien qui continue de résister à l'épreuve du temps. Il fournit une transmission de données 48 entrées/8 sorties (24 entrées double front LVCMOS/LVTTL) à 6.384 Gbps via LVDS. Ce composant est associé au désérialiseur DS90CR486VS à l'extrémité de réception. Ce composant intègre une préaccentuation pour surmonter les effets de longs canaux et de charge de câble. Notez que ce composant utilise un horloge parallèle, le rendant utile dans les systèmes synchrones sources.

Diagramme fonctionnel issu de la fiche technique du DS90CR485VS.

Les options de circuits intégrés sérialiseurs présentées ici ne sont que quelques exemples, et il existe de nombreuses autres options à usage général pour différents débits de données et normes de signalisation. De nouveaux sérialiseurs sont régulièrement lancés pour les périphériques à haute vitesse, et Octopart sera là pour vous aider à trouver les composants dont vous avez besoin.

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