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LVDS串行-解串器在電纜數據傳輸中的性能
利用串行－解串器能夠大大減少短距離、寬帶數據通信中的連線(xiàn)。類(lèi)似的應用有電信和網(wǎng)絡(luò )設備的背板互連、３Ｇ蜂窩電話(huà)基站中機架內部的互連、數字視頻接口等。采用電流模式、低電壓差分信號（ＬＶＤＳ）的好處在于易端接、低傳輸功率和低電磁干擾（ＥＭＩ）。但ＬＶＤＳ的主要標準ＴＩＡ／ＥＩＡ－６４４－Ａ中只規定了信號電平等物理層參數，而沒(méi)有給出諸如數據速率與電纜長(cháng)度對應關(guān)系的互連特性。ＬＶＤＳ標準提供給用戶(hù)的僅僅是ＬＶＤＳ信號的基本兼容規范，在實(shí)際的高速應用中，用戶(hù)還必須了解在規定的電纜和傳輸距離條件下所能達到的性能。
Ｍａｘｉｍ公司生產(chǎn)的ＭＡＸ９２０５／ＭＡＸ９２０７ ＬＶＤＳ串行器和ＭＡＸ９２０６／ＭＡＸ９２０８ ＬＶＤＳ解串器能夠通過(guò)差分特性阻抗為１００Ω的串行點(diǎn)對點(diǎn)鏈路進(jìn)行高速數據傳輸，ＭＡＸ９２０５／ＭＡＸ９２０６的串行“有效載荷”數據速率（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解串器在不同數據速率、電纜長(cháng)度下的實(shí)驗室測試結果和誤碼率（ＢＥＲ）分析。同時(shí)將ＢＥＲ與不同長(cháng)度的ＣＡＴ－５Ｅ非屏蔽雙絞線(xiàn)上的眼圖抖動(dòng)相關(guān)聯(lián)。
１�。拢牛覝y試
ＢＥＲ測試是衡量傳輸鏈路可靠性最直接、最準確的途徑。數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測試需要高品質(zhì)的信號發(fā)生器和特定的測試設備，通常ＢＥＲ測試需要用數小時(shí)甚至幾天的時(shí)間來(lái)傳輸大量的數據以達到１０－１２或更低ＢＥＲ的測試要求，這取決于數據的傳輸速率�？紤]到ＢＥＲ測試比較耗時(shí)，通常用一些快速測量方式預測傳輸鏈路的可靠性，如設置產(chǎn)生低ＢＥＲ的抖動(dòng)電平等。實(shí)際上，ＢＥＲ測試通常用于驗證數據表中抖動(dòng)指標的最大值。圖１所示是用ＬＶＤＳ串行器／解串器建立點(diǎn)對點(diǎn)鏈路的配置。
２ 測試裝置
當ＭＡＸ９２０５或ＭＡＸ９２０７ ＬＶＤＳ串行器發(fā)送ＬＶＤＳ信號后，串行器將在并行數據時(shí)鐘（ＴＣＬＫ）的上升沿鎖存１０位并行數據，并在加入２位同步碼后通過(guò)單路ＬＶＤＳ輸出端口發(fā)送串行數據。ＭＡＸ９２０５的并行數據時(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，串行數據比特率為１２倍 ＴＣＬＫ�！坝行лd荷”串行數據速率（串行比特率減去２位同步碼）為１０倍ＴＣＬＫ。
圖2 電纜測試裝置表示將串行I/O轉換成并行I/O的串行器/解串器
在圖２所示的電纜測試裝置中，２號評估板的串行器和解串器可將安捷倫（Ａｇｉｌｅｎｔ）公司的８６１３０Ａ ＢＥＲ測試儀的串行Ｉ／Ｏ轉換成并行Ｉ／Ｏ，然后將并行數據送入或從１號電纜測試評估板讀出。８６１３０Ａ輸出的串行數據序列碼長(cháng)為１２００位，其中１０００位取自２ｍ－１偽隨機二進(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號評估板的解串器可移出同步碼并輸出ＰＲＢＳ并行數據至１號評估板的電纜測試串行器。串行數據序列被連續重復發(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(guò)分別測試電纜長(cháng)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(lèi)以太網(wǎng)ＡＷＧ２４非屏蔽雙絞線(xiàn)，型號為２１３３６２９Ｈ）時(shí)的ＢＥＲ，并采用Ｔｅｋｔｒｏｎｉ×ＴＤＳ７８４Ｃ示波器和Ｔｅｋｔｒｏｎｉ×Ｐ６２４７ １．０ＧＨｚ差分探測器測試解串器輸入端的眼圖抖動(dòng)特性，同時(shí)調節８１２５０提供的ＴＣＬＫ串行器參考時(shí)鐘的延遲時(shí)間，可使其符合表中列出的串行器輸入建立時(shí)間和保持時(shí)間的要求。
３ 測試結果
測試時(shí)可分別采用ＭＡＸ９２０５／ＭＡＸ９２０６和ＭＡＸ９２０７／ＭＡＸ９２０８串行－解串器對，８６３１Ａ為 ＭＡＸ９２０５／ＭＡＸ９２０６提供的串行比特率為１９２～４８０Ｍｂｐｓ，為ＭＡＸ９２０７／ＭＡＸ９２０８提供的比特率為４８０～７２０Ｍｂｐｓ。為了量化眼圖信號的完整性，可以定義兩個(gè)參數：總計抖動(dòng)（ｔＴＪ）和臨界抖動(dòng)（ｔＭＪ）。其中ｔＴＪ是在差分電壓為０時(shí)測試的抖動(dòng)時(shí)間寬度（０差分電壓是示波器軌跡的橫軸），ｔＭＪ是零差分電壓處的抖動(dòng)中點(diǎn)與３００ｍＶ峰值差分電壓所對應的抖動(dòng)中點(diǎn)之間的時(shí)間間隔（參見(jiàn)圖３）。人們可能期望解串器－差分輸入在差分電壓為０Ｖ點(diǎn)發(fā)生轉換，但是，比較保守的方法是用額外的差分電壓提供過(guò)驅動(dòng)。實(shí)際上，ｔＴＪ對應的電平轉換發(fā)生在０Ｖ差分電壓，而ｔＭＪ則要求在轉換解串器輸入電平之前差分信號就應達到３００ｍＶｐ－ｐ。由此可見(jiàn)，用ｔＭＪ檢測信號的完整性更加可靠。在圖３中將ｔＵＩ定義為一比特串行碼的持續時(shí)間（單位間隔），單位間隔是參考頻率周期除以１２。
由于差分峰值電壓（Ｖｐ－ｐ）是測試點(diǎn)單端電壓之差的兩倍，因此，在測試點(diǎn)，如果ＶＯＵＴ＋為１．３５Ｖ、ＶＯＵＴ＿為１．１０Ｖ（相對于地電位，高電平）或ＶＯＵＴ＋為１．１０Ｖ、ＶＯＵＴ為１．３５Ｖ（相對于地電位，低電平狀態(tài)），則Ｖｐ－ｐ為５００ｍＶ。由于采用差分探測器進(jìn)行測試，它�。郑希眨裕cＶＯＵＴ＿的差值，眼圖中表現為Ｖｐ－ｐ。
表１列出了ＭＡＸ９２０６／ＭＡＸ９２０８解串器數據表中規定的最大ｔＭＪ，如果ｔＭＪ低于或等于表中列出的最大值，解串器即能確保數據的恢復。測試過(guò)程可在兩種條件下進(jìn)行，第一是使串行測試模板按照串行－解串器對所允許的最高速率在不同電纜長(cháng)度下運行１小時(shí)，然后測試ｔＴＪ、ｔＭＪ和誤碼數；第二是在最大抖動(dòng)條件下（大于數據表中ｔＭＪ的最大值）發(fā)送１０小時(shí)以上的串行測試數據（發(fā)送碼長(cháng)高于１．７３×１０１３位
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