Opcje układów scalonych serializujących dla szybkich płyt drukowanych

Układy scalone serializujące (Serializer ICs) to jedne z tych często przeoczonych komponentów, które cicho pracują w tle urządzeń peryferyjnych komputerów, sprzętu sieciowego, multimediów wysokiej rozdzielczości i innych szybkich systemów cyfrowych. Szybkie przesyłanie danych między różnymi lokalizacjami na płytce jest kluczowe dla wydajności systemu cyfrowego, a komponenty serializujące odgrywają ważną rolę w przesyłaniu danych z dużą prędkością.

Serializer ICs w szybkich kanałach

Szybki kanał cyfrowy może przyjąć wiele form, ale najczęstszą formą jest kanał SerDes (serializer/deserializer). Komponenty używane w tych kanałach kompresują równoległy strumień danych do mniejszej liczby kanałów, które działają z wysoką prędkością transmisji danych. Typowym przejawem kanału SerDes jest taki, w którym komponent nadawczy (serializator) bierze równoległy strumień danych i redukuje go do pojedynczego strumienia danych szeregowych. Niektóre układy scalone serializujące redukują wejściowy równoległy strumień danych do mniejszej liczby równoległych kanałów (przykład jest pokazany poniżej).

Zmniejszenie liczby kanałów dla długich łączy oszczędza miejsce na płytce i eliminuje lub redukuje przeplot. Pozwala to na trasowanie dłuższych łączy, a straty kanału zaczynają być zdominowane przez stratę wstawienia. Na końcu odbiorczym dane są odbierane i kompensowane za pomocą równoważenia, a następnie konwertowane z powrotem na dane równoległe na interfejsie wyjściowym.

Schemat kanału SerDes

Przy wyborze układu scalonego serializującego dla szybkiego łącza należy wziąć pod uwagę kilka podstawowych specyfikacji.

• Interfejsy wejściowe i wyjściowe: Dane wejściowe mogą być kierowane do tych komponentów jako sygnały jednostronne (np. LVCMOS/LVTTL) lub pary różnicowe (np. LVPECL). Powszechnym interfejsem wyjściowym jest LVDS.
• Prędkość danych: Niektóre serializatory mają konfigurowalne prędkości danych, albo przez dostosowanie jednego z wejść, albo za pomocą zewnętrznego MCU.
• Styl zegara: Ponieważ zegary systemowe nie są idealne dla szybkich systemów cyfrowych, używa się synchronizacji źródłowej lub zegarowania wbudowanego do trasowania sygnałów zegarowych w systemie.
• Preemfaza kanału: Jest to ważny punkt do rozważenia przy wyborze układu scalonego serializującego. Na końcu nadawczym stosowanie preemfazy pokonuje niektóre zaprojektowane straty kanału i zapewnia dłuższe łącze.
• Czas narastania: Czas narastania dla twoich sygnałów wyjściowych jest ważny przy modelowaniu strat kanału i dyspersji. Zostanie to wykorzystane do określenia pasma sygnału, które można obliczyć, używając częstotliwości kolana.
• Kanały wejściowe i wyjściowe: Pamiętaj, że serializator kompresuje dużą liczbę równoległych kanałów do mniejszej liczby kanałów szeregowych. Sprawdź liczbę kanałów wejściowych i wyjściowych.

Podane powyżej specyfikacje są również ważne na końcu odbiornika (deserializatora) kanału. Bardziej zaawansowane transceivery SerDes używają wielopoziomowego sygnałowania z komunikacją półdupleksową lub pełnodupleksową. Jednakże, prostsze układy scalone serializatorów zapewniają wysokie prędkości transmisji danych i nadal znajdują zastosowanie w wielu systemach, szczególnie w szybkich sieciach oraz wideo wysokiej rozdzielczości.

Opcje układów scalonych serializatorów wysokiej prędkości

Elementy pokazane poniżej są bardziej specyficzne dla aplikacji, ale nadal można znaleźć serializatory, które są bliższe ogólnemu przeznaczeniu. To punkt wyjścia do budowy twojego szybkiego łącza szeregowego. Na końcu odbiorczym będziesz potrzebować deserializatora do konwersji danych z powrotem na równoległe, które następnie są wyprowadzane przez standardowy interfejs. Jeśli pracujesz z długimi łączami kanałowymi, niektóre komponenty zapewniają równoważenie kanału, gdzie efekty takie jak skos, straty wstawiania i interferencje międzysymbolowe są kompensowane na końcu odbiornika. Spójrz na poniższe komponenty dla przykładów układów scalonych serializatorów.

Texas Instruments, DS32ELX0421SQE

DS32ELX0421SQE od Texas Instruments to starszy komponent, ale do dziś pozostaje użyteczny w sprzęcie sieciowym o niższej prędkości przez światłowód lub miedź (np. małe przełączniki i routery). Ten komponent dostarcza 3,125 Gbps z 5-bitowego równoległego interfejsu DDR LVDS. Zawiera zintegrowane zakończenia LVDS, co ułatwia jego włączenie do kanału. Jednym z zastosowań są łącza FPGA-do-FPGA, gdzie wymagana jest wysoka przepustowość. Przykład z karty katalogowej DS32ELX0421SQE jest pokazany poniżej.

Przykładowy schemat aplikacji z karty katalogowej DS32ELX0421SQE.

Maxim Integrated, MAX9291GTN+

MAX9291GTN+ układ scalony serializator od Maxim Integrated to wielogigabitowy interfejs SerDes, idealny do aplikacji multimedialnych. To jeden z przykładów konkretnego układu scalonego serializatora zaprojektowanego dla określonej aplikacji; ten komponent konwertuje wejście HDMI na wyjście gigabitowego łącza szeregowego multimediów (GMSL). Sygnały sterowania, audio i wideo mogą być przesyłane przez co najmniej 15 m kabla koncentrycznego 50Ω lub ekranowanego skrętki 100Ω (STP). Ten komponent może być również używany do sterowania peryferium na odległym końcu za pomocą komunikacji I2C.

Na końcu odbiorczym możesz użyć deserializatora MAX9286GTN/V+ do odzyskania danych równoległych. Prędkości transmisji danych dla obu komponentów mogą być zmieniane od 9,6 kbps do 1 Mbps w każdym kanale, i oba komponenty mogą być programowane za pomocą mikrokontrolera. Spójrz na kartę katalogową MAX9291GTN+ po więcej informacji.

Płyta ewaluacyjna dla układu szeregującego MAX9291GTN+.

Texas Instruments, DS90CR485VS

Układ szeregujący DS90CR485VS o przepustowości 10 Gbps od Texas Instruments to kolejny starszy komponent, który nadal sprawdza się w czasie. Zapewnia transmisję danych 48-we/8-wy (24 podwójne krawędzie wejść LVCMOS/LVTTL) z prędkością 6,384 Gbps przez LVDS. Ten komponent współpracuje z deszeregującym DS90CR486VS na końcu odbiorczym. Komponent ten zawiera preemfazę, aby pokonać efekty długich kanałów i obciążenia kabli. Należy zauważyć, że ten komponent używa równoległego taktowania, co czyni go użytecznym w systemach synchronicznych ze źródłem.

Schemat blokowy funkcjonalny z karty katalogowej DS90CR485VS.

Przedstawione tutaj opcje układów szeregujących to tylko kilka przykładów, a istnieje wiele więcej ogólnych opcji dla różnych prędkości transmisji danych i standardów sygnalizacji. Nowe układy szeregujące są periodycznie wprowadzane na rynek dla szybkich urządzeń peryferyjnych, a Octopart będzie tutaj, aby pomóc Ci znaleźć potrzebne komponenty.

Zapoznaj się z naszymi najnowszymi artykułami, zapisując się do naszego newslettera.