Các Tùy chọn IC Serializer cho Bảng Mạch Tốc độ Cao

Các IC Serializer là một trong những thành phần thường bị bỏ qua nhưng lại hoạt động âm thầm trong nền của các thiết bị ngoại vi máy tính, thiết bị mạng, đa phương tiện độ nét cao và các hệ thống số tốc độ cao khác. Việc truyền dữ liệu giữa các vị trí khác nhau trên một bảng mạch một cách nhanh chóng là rất quan trọng đối với hiệu suất của hệ thống số, và các thành phần IC Serializer đóng một vai trò quan trọng trong việc di chuyển dữ liệu với tốc độ cao.

IC Serializer trong các Kênh Tốc Độ Cao

Một kênh số tốc độ cao có thể có nhiều hình thức, nhưng hình thức phổ biến nhất là kênh SerDes (serializer/deserializer). Các thành phần được sử dụng trong những kênh này nén một luồng dữ liệu song song xuống một số lượng kênh nhỏ hơn chạy với tốc độ dữ liệu cao. Biểu hiện phổ biến của một kênh SerDes là nơi mà thành phần truyền dữ liệu (serializer) nhận một luồng dữ liệu song song và giảm nó xuống một luồng dữ liệu nối tiếp duy nhất. Một số IC Serializer sẽ giảm luồng dữ liệu đầu vào song song xuống một số lượng kênh song song nhỏ hơn (ví dụ được hiển thị bên dưới).

Giảm số lượng kênh cho các liên kết dài giúp tiết kiệm không gian bảng mạch, và nó loại bỏ hoặc giảm nhiễu chéo. Điều này cho phép các liên kết dài được định tuyến, và tổn thất kênh trở nên chi phối bởi tổn thất chèn. Tại đầu nhận, dữ liệu được nhận và điều chỉnh với bù đắp, sau đó được chuyển đổi trở lại thành dữ liệu song song tại giao diện đầu ra.

Sơ đồ kênh SerDes

Có một số thông số cơ bản cần xem xét khi chọn một IC Serializer cho một liên kết tốc độ cao.

• Giao diện đầu vào và đầu ra: Dữ liệu đầu vào có thể được định tuyến vào các thành phần này dưới dạng tín hiệu đơn cuối (ví dụ, LVCMOS/LVTTL) hoặc cặp vi sai (ví dụ, LVPECL). Giao diện đầu ra phổ biến là LVDS.
• Tốc độ dữ liệu: Một số serializer có tốc độ dữ liệu có thể cấu hình, hoặc bằng cách điều chỉnh một trong các đầu vào hoặc với một MCU bên ngoài.
• Phong cách đồng hồ: Vì đồng hồ hệ thống không lý tưởng cho các hệ thống số tốc độ cao, nên sử dụng đồng bộ hóa nguồn hoặc đồng hồ nhúng để định tuyến các tín hiệu đồng hồ xung quanh hệ thống.
• Trước nhấn kênh: Đây là một điểm quan trọng cần xem xét khi chọn một IC Serializer. Tại đầu truyền, việc áp dụng trước nhấn giúp vượt qua một số tổn thất kênh được thiết kế và cung cấp một liên kết dài hơn.
• Thời gian tăng: Thời gian tăng cho các tín hiệu đầu ra của bạn quan trọng khi mô hình hóa tổn thất kênh và sự phân tán. Điều này sẽ xác định băng thông tín hiệu, có thể được tính toán bằng cách sử dụng một tần số gối.
• Kênh đầu vào và đầu ra: Nhớ rằng một serializer nén một số lượng lớn kênh song song vào một số lượng nhỏ hơn các kênh nối tiếp. Kiểm tra số lượng kênh đầu vào và đầu ra.

Các thông số kỹ thuật trên cũng quan trọng ở phía cuối thu (bộ giải mã) của kênh. Các bộ thu phát SerDes tiên tiến hơn đang sử dụng tín hiệu đa cấp với giao tiếp nửa song công hoặc toàn song công. Tuy nhiên, các IC serializer đơn giản hơn cung cấp tốc độ dữ liệu cao và vẫn có chỗ đứng trong nhiều hệ thống, đặc biệt là trong mạng tốc độ cao và video độ nét cao.

Các Lựa Chọn IC Serializer Tốc Độ Cao

Các thành phần dưới đây cụ thể hơn cho ứng dụng, nhưng bạn vẫn có thể tìm thấy các serializer gần với mục đích sử dụng chung. Đây là điểm khởi đầu để xây dựng liên kết nối tiếp tốc độ cao của bạn. Ở phía cuối thu, bạn sẽ cần một bộ giải mã để chuyển đổi dữ liệu trở lại thành song song, sau đó xuất ra qua giao diện tiêu chuẩn. Nếu bạn làm việc với các liên kết kênh dài, một số thành phần cung cấp bù kênh, nơi các hiệu ứng như skew, mất chèn, và nhiễu giữa các ký hiệu được bù đắp ở phía cuối thu. Hãy xem các thành phần dưới đây để tham khảo một số ví dụ về IC serializer.

Texas Instruments, DS32ELX0421SQE

DS32ELX0421SQE từ Texas Instruments là một thành phần cũ, nhưng đến nay vẫn hữu ích trong các thiết bị mạng tốc độ thấp qua sợi quang hoặc đồng (ví dụ, các switch và router nhỏ). Thành phần này cung cấp 3.125 Gbps từ giao diện song song LVDS DDR 5-bit. Nó bao gồm các kết thúc LVDS tích hợp, làm cho việc tích hợp vào một kênh trở nên dễ dàng. Một ứng dụng liên quan đến liên kết FPGA-to-FPGA, nơi cần có băng thông cao. Một ví dụ từ bảng dữ liệu DS32ELX0421SQE được hiển thị dưới đây.

Sơ đồ ứng dụng ví dụ từ bảng dữ liệu DS32ELX0421SQE.

Maxim Integrated, MAX9291GTN+

IC serializer MAX9291GTN+ từ Maxim Integrated là một giao diện SerDes đa gigabit lý tưởng cho các ứng dụng đa phương tiện. Đây là một ví dụ về một IC serializer cụ thể được thiết kế cho một ứng dụng cụ thể; thành phần này chuyển đổi đầu vào HDMI thành đầu ra liên kết nối tiếp đa phương tiện gigabit (GMSL). Các tín hiệu điều khiển, âm thanh và video có thể được gửi qua ít nhất 15 m cáp đồng trục 50Ω hoặc cáp xoắn đôi có bọc 100Ω (STP). Thành phần này cũng có thể được sử dụng để điều khiển một thiết bị ngoại vi ở đầu xa qua giao tiếp I2C.

Ở phía cuối thu, bạn có thể sử dụng bộ giải mã MAX9286GTN/V+ để lấy lại dữ liệu song song. Tốc độ dữ liệu cho cả hai thành phần có thể được thay đổi từ 9.6 kbps đến 1 Mbps trên mỗi kênh, và cả hai thành phần có thể được lập trình bằng vi điều khiển. Hãy xem bảng dữ liệu MAX9291GTN+ để biết thêm thông tin.

Bảng đánh giá cho IC serializer MAX9291GTN+.

Texas Instruments, DS90CR485VS

IC serializer DS90CR485VS 10 Gbps từ Texas Instruments là một thành phần cũ khác tiếp tục chứng minh sự bền bỉ theo thời gian. Nó cung cấp khả năng truyền dữ liệu 48-in/8-out (24 đầu vào LVCMOS/LVTTL cạnh đôi) với tốc độ 6.384 Gbps qua LVDS. Thành phần này kết hợp với deserializer DS90CR486VS ở phía nhận. Thành phần này tích hợp sẵn chức năng pre-emphasis để khắc phục hiệu ứng của kênh dài và tải cáp. Lưu ý rằng thành phần này sử dụng đồng hồ song song, làm cho nó hữu ích trong các hệ thống đồng bộ nguồn.

Sơ đồ khối chức năng từ bảng dữ liệu DS90CR485VS.

Các lựa chọn IC serializer được hiển thị ở đây chỉ là một vài ví dụ, và có nhiều lựa chọn chung cho các tốc độ dữ liệu và tiêu chuẩn tín hiệu khác nhau. Các serializer mới hơn được phát hành định kỳ cho các thiết bị ngoại vi tốc độ cao, và Octopart sẽ ở đây để giúp bạn tìm kiếm các thành phần bạn cần.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.