Opzioni di IC serializzatori per schede ad alta velocità

I circuiti integrati serializzatori sono uno di quei componenti spesso trascurati che lavorano silenziosamente in background nei periferici del computer, nelle apparecchiature di rete, nei multimedia ad alta definizione e in altri sistemi digitali ad alta velocità. Trasferire dati tra diverse località su una scheda rapidamente è critico per le prestazioni del sistema digitale, e i componenti dei circuiti integrati serializzatori svolgono un ruolo importante nel muovere dati ad alta velocità.

I circuiti integrati serializzatori nei canali ad alta velocità

Un canale digitale ad alta velocità può assumere molte forme, ma la forma più comune è un canale SerDes (serializzatore/deserializzatore). I componenti usati in questi canali comprimono un flusso di dati paralleli in un numero minore di canali che funzionano ad un'alta velocità di trasmissione. La manifestazione comune di un canale SerDes è quella in cui il componente trasmettitore (serializzatore) prende un flusso di dati paralleli e lo riduce a un singolo flusso di dati seriali. Alcuni circuiti integrati serializzatori ridurranno il flusso di dati paralleli in ingresso a un numero minore di canali paralleli (un esempio è mostrato di seguito).

Ridurre il numero di canali per collegamenti lunghi risparmia spazio sulla scheda e elimina o riduce il diafonia. Questo permette di tracciare collegamenti più lunghi, e le perdite del canale diventano dominate dalla perdita di inserzione. All'estremità di ricezione, i dati vengono ricevuti e compensati con l'equalizzazione, e poi convertiti di nuovo in dati paralleli all'interfaccia di uscita.

Schematica del canale SerDes

Ci sono alcune specifiche di base da considerare quando si seleziona un circuito integrato serializzatore per un collegamento ad alta velocità.

• Interfacce di input e output: I dati di input possono essere instradati in questi componenti come segnali single-ended (ad es., LVCMOS/LVTTL) o coppie differenziali (ad es., LVPECL). L'interfaccia di output comune è LVDS.
• Velocità dei dati: Alcuni serializzatori hanno velocità dei dati configurabili, sia aggiustando uno degli ingressi sia con un MCU esterno.
• Stile dell'orologio: Poiché gli orologi di sistema non sono ideali per i sistemi digitali ad alta velocità, si utilizza l'orologio sincrono alla sorgente o l'orologio incorporato per instradare i segnali di orologio nel sistema.
• Pre-enfasi del canale: Questo è un punto importante da considerare quando si seleziona un circuito integrato serializzatore. All'estremità di trasmissione, applicare la pre-enfasi supera alcune delle perdite del canale progettate e fornisce un collegamento più lungo.
• Tempo di salita: Il tempo di salita per i tuoi segnali di uscita è importante quando si modellano le perdite del canale e la dispersione. Questo determinerà la larghezza di banda del segnale, che può essere calcolata usando una frequenza di ginocchio.
• Canali di input e output: Ricorda che un serializzatore comprime un grande numero di canali paralleli in un numero minore di canali seriali. Verifica il numero di canali di input e output.

Le specifiche sopra menzionate sono importanti anche all'estremità ricevente (deserializer) del canale. I trasmettitori SerDes più avanzati utilizzano segnalazioni multilivello con comunicazione half-duplex o full-duplex. Tuttavia, i circuiti integrati serializer più semplici offrono alte velocità di trasmissione e mantengono il loro ruolo in molti sistemi, particolarmente nella rete ad alta velocità e nel video ad alta definizione.

Opzioni di circuiti integrati serializer ad alta velocità

I componenti mostrati di seguito sono più specifici per applicazione, ma è ancora possibile trovare serializer che si avvicinano a scopi più generali. Questo è il punto di partenza per costruire il tuo collegamento seriale ad alta velocità. All'estremità di ricezione, avrai bisogno di un deserializer per convertire i dati di nuovo in parallelo, che viene poi trasmesso attraverso un'interfaccia standard. Se lavori con collegamenti di canale lunghi, alcuni componenti forniscono equalizzazione del canale, dove effetti come lo skew, la perdita di inserzione e l'interferenza intersimbolo vengono compensati all'estremità ricevente. Dai un'occhiata ai componenti qui sotto per alcuni esempi di circuiti integrati serializer.

Texas Instruments, DS32ELX0421SQE

Il DS32ELX0421SQE di Texas Instruments è un componente più vecchio, ma rimane utile ancora oggi in apparecchiature di rete a velocità inferiore su fibra o rame (ad es., piccoli switch e router). Questo componente offre 3.125 Gbps da un'interfaccia parallela LVDS DDR a 5 bit. Include terminazioni LVDS integrate, rendendolo facile da incorporare in un canale. Un'applicazione coinvolge collegamenti FPGA-FPGA, dove è richiesta un'alta velocità di trasmissione. Un esempio dal datasheet DS32ELX0421SQE è mostrato di seguito.

Diagramma di applicazione esempio dal datasheet DS32ELX0421SQE.

Maxim Integrated, MAX9291GTN+

Il MAX9291GTN+ serializer IC di Maxim Integrated è un'interfaccia SerDes multigigabit ideale per applicazioni multimediali. Questo è un esempio di un particolare circuito integrato serializer progettato per un'applicazione specifica; questo componente converte un ingresso HDMI in un collegamento seriale multimediale gigabit (GMSL) in uscita. Segnali di controllo, audio e video possono essere inviati per almeno 15 m su cavo coassiale da 50Ω o su cavo twisted-pair schermato (STP) da 100Ω. Questo componente può anche essere utilizzato per controllare un periferico all'estremità remota tramite comunicazione I2C.

All'estremità di ricezione, puoi utilizzare un deserializer MAX9286GTN/V+ per recuperare i dati paralleli. Le velocità di trasmissione per entrambi i componenti possono variare da 9.6 kbps a 1 Mbps in ogni canale, e entrambi i componenti possono essere programmati con un microcontrollore. Dai un'occhiata al datasheet MAX9291GTN+ per maggiori informazioni.

Scheda di valutazione per il serializer IC MAX9291GTN+.

Texas Instruments, DS90CR485VS

Il serializer IC DS90CR485VS da 10 Gbps di Texas Instruments è un altro componente più datato che continua a resistere alla prova del tempo. Offre una trasmissione dati 48-in/8-out (24 ingressi LVCMOS/LVTTL a doppio bordo) a 6.384 Gbps tramite LVDS. Questo componente si abbina al deserializer DS90CR486VS sul lato di ricezione. Questo componente incorpora la pre-enfasi per superare gli effetti di canali lunghi e carichi di cavo. Da notare che questo componente utilizza un clocking parallelo, rendendolo utile nei sistemi sincroni alla sorgente.

Diagramma a blocchi funzionale dal datasheet del DS90CR485VS.

Le opzioni di serializer IC mostrate qui sono solo alcuni esempi, e ci sono molte altre opzioni general-purpose per differenti velocità di trasmissione e standard di segnalazione. Nuovi serializer vengono rilasciati periodicamente per periferiche ad alta velocità, e Octopart sarà qui per aiutarti a trovare i componenti di cui hai bisogno.

Rimani aggiornato con i nostri ultimi articoli iscrivendoti alla nostra newsletter.