Варианты микросхем сериализаторов для высокоскоростных плат

Микросхемы сериализаторов - это одни из тех часто упускаемых из виду компонентов, которые тихо работают в фоновом режиме компьютерных периферийных устройств, сетевого оборудования, мультимедиа высокой четкости и других систем с высокоскоростной цифровой передачей. Быстрая передача данных между различными местами на плате критически важна для производительности цифровой системы, и компоненты сериализатора играют важную роль в перемещении данных на высокой скорости.

Микросхемы сериализаторов в каналах высокой скорости

Цифровой канал высокой скорости может принимать множество форм, но наиболее распространенной является канал SerDes (сериализатор/десериализатор). Компоненты, используемые в этих каналах, сжимают параллельный поток данных до меньшего числа каналов, которые работают на высокой скорости передачи данных. Обычное проявление канала SerDes - это когда компонент передатчика (сериализатор) принимает параллельный поток данных и сокращает его до одного последовательного потока данных. Некоторые микросхемы сериализаторов будут уменьшать входной параллельный поток данных до меньшего числа параллельных каналов (пример показан ниже).

Уменьшение числа каналов для длинных связей экономит место на плате и устраняет или снижает перекрестные помехи. Это позволяет прокладывать более длинные связи, и потери в канале начинают доминировать за счет потерь на вставке. На приемном конце данные принимаются и компенсируются с помощью эквализации, а затем конвертируются обратно в параллельные данные на выходном интерфейсе.

Схема канала SerDes

Есть несколько основных характеристик, которые следует учитывать при выборе микросхемы сериализатора для высокоскоростной связи.

• Входные и выходные интерфейсы: Входные данные могут быть подключены к этим компонентам как однополярные сигналы (например, LVCMOS/LVTTL) или дифференциальные пары (например, LVPECL). Обычный выходной интерфейс - LVDS.
• Скорость передачи данных: Некоторые сериализаторы имеют настраиваемую скорость передачи данных, либо путем регулировки одного из входов, либо с помощью внешнего МК.
• Тип тактового сигнала: Поскольку системные тактовые сигналы не идеальны для цифровых систем высокой скорости, используется синхронизация с источником или встроенная тактирование для маршрутизации сигналов тактовой частоты по системе.
• Предварительное усиление канала: Это важный момент, который следует учитывать при выборе микросхемы сериализатора. На передающем конце применение предварительного усиления позволяет преодолеть некоторые потери в спроектированном канале и обеспечивает более длинную связь.
• Время нарастания: Время нарастания ваших выходных сигналов важно при моделировании потерь в канале и дисперсии. Это определит полосу пропускания сигнала, которую можно рассчитать, используя частоту изгиба.
• Входные и выходные каналы: Помните, что сериализатор сжимает большое количество параллельных каналов в меньшее количество последовательных каналов. Проверьте количество входных и выходных каналов.

Вышеуказанные спецификации также важны на приемном конце канала (десериализатор). Более современные передатчики SerDes используют многоуровневую сигнализацию с полудуплексной или полнодуплексной связью. Однако, более простые сериализаторы ИС обеспечивают высокие скорости передачи данных и по-прежнему занимают свое место во многих системах, особенно в высокоскоростных сетях и видео высокой четкости.

Варианты сериализаторов ИС высокой скорости

Компоненты, показанные ниже, более специфичны для приложений, но вы все равно можете найти сериализаторы, которые ближе к универсальным. Это отправная точка для построения вашей высокоскоростной последовательной связи. На приемном конце вам понадобится десериализатор для преобразования данных обратно в параллельный формат, который затем выводится через стандартный интерфейс. Если вы работаете с длинными канальными связями, некоторые компоненты обеспечивают уравнивание канала, где эффекты, такие как сдвиг фаз, потери при вставке и межсимвольная интерференция, компенсируются на приемном конце. Ознакомьтесь с компонентами ниже для примера сериализаторов ИС.

Texas Instruments, DS32ELX0421SQE

DS32ELX0421SQE от Texas Instruments - это старый компонент, но он по-прежнему полезен на сегодняшний день в оборудовании для сетей с низкой скоростью передачи данных через волокно или медь (например, малые коммутаторы и маршрутизаторы). Этот компонент обеспечивает скорость передачи данных 3.125 Гбит/с с 5-битного DDR LVDS параллельного интерфейса. Он включает в себя интегрированные завершения LVDS, что облегчает его интеграцию в канал. Одно из применений включает в себя связь FPGA-к-FPGA, где требуется высокая пропускная способность. Пример из технического описания DS32ELX0421SQE показан ниже.

Пример схемы применения из технического описания DS32ELX0421SQE.

Maxim Integrated, MAX9291GTN+

MAX9291GTN+ сериализатор ИС от Maxim Integrated - это многогигабитный интерфейс SerDes, идеально подходящий для мультимедийных приложений. Это один из примеров конкретного сериализатора ИС, разработанного для определенного приложения; этот компонент преобразует вход HDMI в выход гигабитной мультимедийной последовательной связи (GMSL). Управляющие, аудио и видеосигналы могут передаваться по кабелю коаксиальному 50 Ом или экранированной витой паре 100 Ом на расстояние не менее 15 м. Этот компонент также может использоваться для управления периферийным устройством на удаленном конце через связь I2C.

На приемном конце вы можете использовать десериализатор MAX9286GTN/V+ для извлечения параллельных данных. Скорости передачи данных для обоих компонентов могут варьироваться от 9,6 кбит/с до 1 Мбит/с в каждом канале, и оба компонента могут быть программированы с помощью микроконтроллера. Ознакомьтесь с техническим описанием MAX9291GTN+ для получения дополнительной информации.

Оценочная плата для сериализатора MAX9291GTN+.

Texas Instruments, DS90CR485VS

Сериализатор DS90CR485VS от Texas Instruments с пропускной способностью 10 Гбит/с является еще одним старым компонентом, который продолжает оставаться актуальным. Он обеспечивает передачу данных 48-входов/8-выходов (24 двухфронтовых входа LVCMOS/LVTTL) со скоростью 6.384 Гбит/с через LVDS. Этот компонент работает в паре с десериализатором DS90CR486VS на приемном конце. Компонент включает предварительное усиление для преодоления эффектов длинных каналов и нагрузки кабеля. Обратите внимание, что этот компонент использует параллельное тактирование, что делает его полезным в системах с синхронизацией источника.

Функциональная схема из технического описания DS90CR485VS.

Показанные здесь варианты сериализаторов являются лишь несколькими примерами, и существует много других универсальных вариантов для различных скоростей передачи данных и стандартов сигналов. Новые сериализаторы регулярно выпускаются для периферийных устройств высокой скорости, и Octopart поможет вам найти необходимые компоненты.

Оставайтесь на связи с нашими последними статьями, подписавшись на нашу рассылку.