Opções de IC Serializador para Placas de Alta Velocidade

Os circuitos integrados serializadores são um daqueles componentes frequentemente negligenciados que operam silenciosamente ao fundo de periféricos de computador, equipamentos de rede, multimídia de alta definição e outros sistemas digitais de alta velocidade. Transferir dados entre diferentes locais em uma placa rapidamente é crítico para o desempenho do sistema digital, e os componentes de IC serializador desempenham um papel importante na movimentação de dados em alta velocidade.

ICs Serializadores em Canais de Alta Velocidade

Um canal digital de alta velocidade pode assumir muitas formas, mas a forma mais comum é um canal SerDes (serializador/desserializador). Os componentes usados nesses canais comprimem um fluxo de dados paralelo para um número menor de canais que operam em uma taxa de dados alta. A manifestação comum de um canal SerDes é aquela em que o componente transmissor (serializador) pega um fluxo de dados paralelo e o reduz a um único fluxo de dados serial. Alguns ICs serializadores reduzirão o fluxo de dados paralelos de entrada para um número menor de canais paralelos (um exemplo é mostrado abaixo).

Reduzir o número de canais para links longos economiza espaço na placa, e elimina ou reduz a diafonia. Isso permite que links mais longos sejam roteados, e as perdas no canal passam a ser dominadas pela perda de inserção. Na extremidade de recepção, os dados são recebidos e compensados com equalização, e então convertidos de volta para dados paralelos na interface de saída.

Esquema do canal SerDes

Existem algumas especificações básicas a considerar ao selecionar um IC serializador para um link de alta velocidade.

• Interfaces de entrada e saída: Os dados de entrada podem ser roteados para esses componentes como sinais de extremidade única (por exemplo, LVCMOS/LVTTL) ou pares diferenciais (por exemplo, LVPECL). A interface de saída comum é LVDS.
• Taxa de dados: Alguns serializadores têm taxas de dados configuráveis, seja ajustando uma das entradas ou com um MCU externo.
• Estilo de relógio: Como os relógios do sistema não são ideais para sistemas digitais de alta velocidade, utiliza-se a sincronização de fonte ou relógio embutido para rotear sinais de relógio pelo sistema.
• Pré-ênfase do canal: Este é um ponto importante a considerar ao selecionar um IC serializador. Na extremidade de transmissão, aplicar pré-ênfase supera algumas das perdas de canal projetadas e proporciona um link mais longo.
• Tempo de subida: O tempo de subida para seus sinais de saída é importante ao modelar perdas no canal e dispersão. Isso determinará a largura de banda do sinal, que pode ser calculada usando uma frequência de corte.
• Canais de entrada e saída: Lembre-se de que um serializador comprime um grande número de canais paralelos em um número menor de canais seriais. Verifique o número de canais de entrada e saída.

As especificações acima também são importantes na extremidade receptora (desserializador) do canal. Transceptores SerDes mais avançados estão utilizando sinalização multinível com comunicação half-duplex ou full-duplex. No entanto, ICs serializadores mais simples fornecem altas taxas de dados e ainda têm seu lugar em muitos sistemas, particularmente em redes de alta velocidade e vídeo de alta definição.

Opções de IC Serializador de Alta Velocidade

Os componentes mostrados abaixo são mais específicos para aplicações, mas ainda é possível encontrar serializadores que são mais próximos de propósito geral. Este é o ponto de partida para construir seu link serial de alta velocidade. Na extremidade de recepção, você precisará de um desserializador para converter os dados de volta para paralelo, que é então saído através de uma interface padrão. Se você está trabalhando com links de canal longos, alguns componentes fornecem equalização de canal, onde efeitos como desvio, perda de inserção e interferência entre símbolos são compensados na extremidade receptora. Dê uma olhada nos componentes abaixo para alguns exemplos de ICs serializadores.

Texas Instruments, DS32ELX0421SQE

O DS32ELX0421SQE da Texas Instruments é um componente mais antigo, mas que permanece útil até hoje em equipamentos de rede de menor velocidade sobre fibra ou cobre (por exemplo, pequenos switches e roteadores). Este componente entrega 3.125 Gbps de uma interface paralela LVDS DDR de 5 bits. Inclui terminações LVDS integradas, tornando fácil a incorporação em um canal. Uma aplicação envolve links de FPGA para FPGA, onde é necessária alta taxa de transferência. Um exemplo do datasheet do DS32ELX0421SQE é mostrado abaixo.

Diagrama de aplicação exemplo do datasheet do DS32ELX0421SQE.

Maxim Integrated, MAX9291GTN+

O IC serializador MAX9291GTN+ da Maxim Integrated é uma interface SerDes multigigabit ideal para aplicações multimídia. Este é um exemplo de um IC serializador específico para uma aplicação; este componente converte uma entrada HDMI em uma saída de link serial multimídia gigabit (GMSL). Sinais de controle, áudio e vídeo podem ser enviados por pelo menos 15 m de cabo coaxial de 50Ω ou par trançado blindado (STP) de 100Ω. Este componente também pode ser usado para controlar um periférico na extremidade remota via comunicação I2C.

Na extremidade de recepção, você pode usar um desserializador MAX9286GTN/V+ para recuperar os dados paralelos. As taxas de dados para ambos os componentes podem variar de 9,6 kbps a 1 Mbps em cada canal, e ambos os componentes podem ser programados com um microcontrolador. Dê uma olhada no datasheet do MAX9291GTN+ para mais informações.

Placa de avaliação para o serializador IC MAX9291GTN+.

Texas Instruments, DS90CR485VS

O serializador IC DS90CR485VS de 10 Gbps da Texas Instruments é outro componente mais antigo que continua a resistir ao teste do tempo. Ele fornece transmissão de dados de 48 entradas/8 saídas (24 entradas de borda dupla LVCMOS/LVTTL) a 6,384 Gbps via LVDS. Este componente é emparelhado com o desserializador DS90CR486VS na extremidade de recepção. Este componente incorpora pré-ênfase para superar efeitos de canais longos e carga de cabos. Note que este componente utiliza sincronização paralela, tornando-o útil em sistemas sincronizados pela fonte.

Diagrama de blocos funcional do datasheet DS90CR485VS.

As opções de IC serializador mostradas aqui são apenas alguns exemplos, e existem muitas outras opções de propósito geral para diferentes taxas de dados e padrões de sinalização. Novos serializadores estão sendo lançados periodicamente para periféricos de alta velocidade, e a Octopart estará aqui para ajudá-lo a encontrar os componentes de que precisa.

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