LVDS串行-解串器在電纜數(shù)據(jù)傳輸中的性能

　　利用串行-解串器能夠大大減少短距離、寬帶數(shù)據(jù)通信中的連線。類似的應(yīng)用有電信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的背板互連、3G蜂窩電話基站中機(jī)架內(nèi)部的互連、數(shù)字視頻接口等。采用電流模式、低電壓差分信號(hào)(LVDS)的好處在于易端接、低傳輸功率和低電磁干擾(EMI)。但LVDS的主要標(biāo)準(zhǔn)TIA/EIA-644-A中只規(guī)定了信號(hào)電平等物理層參數(shù)，而沒有給出諸如數(shù)據(jù)速率與電纜長度對(duì)應(yīng)關(guān)系的互連特性。LVDS標(biāo)準(zhǔn)提供給用戶的僅僅是LVDS信號(hào)的基本兼容規(guī)范，在實(shí)際的高速應(yīng)用中，用戶還必須了解在規(guī)定的電纜和傳輸距離條件下所能達(dá)到的性能。

　　Maxim公司生產(chǎn)的MAX9205/MAX9207 LVDS串行器和MAX9206/MAX9208 LVDS解串器能夠通過差分特性阻抗為100Ω的串行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，MAX9205/MAX9206的串行“有效載荷”數(shù)據(jù)速率(含同步碼)為160Mbps～400Mbps;MAX9207/MAX9208的速率為400Mbps～600Mbps。該兩組芯片引腳兼容，但分別優(yōu)化在不同的頻率范圍。下面介紹MAX9205/MAX9207 LVDS串行器和MAX9206/MAX9208解串器在不同數(shù)據(jù)速率、電纜長度下的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果和誤碼率(BER)分析。同時(shí)將BER與不同長度的CAT-5E非屏蔽雙絞線上的眼圖抖動(dòng)相關(guān)聯(lián)。

　　1　BER測(cè)試

　　BER測(cè)試是衡量傳輸鏈路可靠性最直接、最準(zhǔn)確的途徑。數(shù)字通信鏈路所要求的誤碼率非常低，通常為千億分之一(10-12)或更低。

　　進(jìn)行BER測(cè)試需要高品質(zhì)的信號(hào)發(fā)生器和特定的測(cè)試設(shè)備，通常BER測(cè)試需要用數(shù)小時(shí)甚至幾天的時(shí)間來傳輸大量的數(shù)據(jù)以達(dá)到10-12或更低BER的測(cè)試要求，這取決于數(shù)據(jù)的傳輸速率?？紤]到BER測(cè)試比較耗時(shí)，通常用一些快速測(cè)量方式預(yù)測(cè)傳輸鏈路的可靠性，如設(shè)置產(chǎn)生低BER的抖動(dòng)電平等。實(shí)際上，BER測(cè)試通常用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)表中抖動(dòng)指標(biāo)的最大值。圖1所示是用LVDS串行器/解串器建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路的配置。

　　2　測(cè)試裝置

　　當(dāng)MAX9205或MAX9207 LVDS串行器發(fā)送LVDS信號(hào)后，串行器將在并行數(shù)據(jù)時(shí)鐘(TCLK)的上升沿鎖存10位并行數(shù)據(jù)，并在加入2位同步碼后通過單路LVDS輸出端口發(fā)送串行數(shù)據(jù)。MAX9205的并行數(shù)據(jù)時(shí)鐘范圍為16～40MHz;MAX9207的時(shí)鐘范圍為40～60MHz。加入2位同步碼后，串行數(shù)據(jù)比特率為12倍 TCLK。“有效載荷”串行數(shù)據(jù)速率(串行比特率減去2位同步碼)為10倍TCLK。

　　在圖2所示的電纜測(cè)試裝置中，2號(hào)評(píng)估板的串行器和解串器可將安捷倫(Agilent)公司的86130A BER測(cè)試儀的串行I/O轉(zhuǎn)換成并行I/O，然后將并行數(shù)據(jù)送入或從1號(hào)電纜測(cè)試評(píng)估板讀出。86130A輸出的串行數(shù)據(jù)序列碼長為1200位，其中1000位取自2m-1偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)，每10位PRBS碼插入01同步碼仿真串行器的添加位。2號(hào)評(píng)估板的解串器可移出同步碼并輸出PRBS并行數(shù)據(jù)至1號(hào)評(píng)估板的電纜測(cè)試串行器。串行數(shù)據(jù)序列被連續(xù)重復(fù)發(fā)送，而安捷倫公司的81250則主要用于提供所需要的參考時(shí)鐘(TCLK用于串行器、REF-CLK用于解串器)。

　　通過分別測(cè)試電纜長度為5英尺、15英尺、30英尺、60英尺和100英尺(采用General Cable公司的5E類以太網(wǎng)AWG24非屏蔽雙絞線，型號(hào)為2133629H)時(shí)的BER，并采用Tektroni