关于MAX9247/MAX9218串行器/解串器芯片组的性能测试分析

　　Maxim的高速串行器、解串器（SerDes）产品已经应用于汽车、网络、服务器和3G基站中的视频、图像和数据传输。MAX9247串行器与MAX9218解串器构成一对儿典型的具有嵌入式时钟的单通道 LVDS链路。该链路的最高串行数据速率可达800Mbps。
　　本应用笔记讨论了该数据收发链路在不同电缆类型、电缆长度和数据速率情况下的的性能以及采用Maxim专有的预加重威廉希尔官方网站 和线路均衡威廉希尔官方网站 所带来的性能改善。同时为了满足汽车应用中恶劣环境的要求，该串行器/解串器（SerDes）芯片组在-40°到+105°C温度范围内进行了测试。
　　测试装置
　　测试装置包括一台 Agilent ParBERT 81250测试仪，TDS784C 1GHz数字示波器，TEK P6247差分探针和MAX9217/MAX9218评估板，Agilent 81250是并行误码率测试仪（BERT）。这些器件的连接方式如下图所示（图1）。
　　
　　图1. MAX9247和MAX9218的性能测试装置
　　MAX9247有27位并行数据输入，其中18位是RGB视频数据输入，9位是控制输入。LVDS串行链路的数据速率为并行数据速率的20倍，包括2个附加位。Agilent 81250的前9个输出通道连接至前9个RGB输入端（RGB_IN0到RGB_IN8）。前9个通道的反向输出连接到剩余的9个RGB输入端（RGB_IN9到RGB_IN17），误码率测试仪（BERT）只检测RGB数据。ParBERT的每一个输出通道的数据序列是独立产生的、在长度内无重复的伪随机序列比特流，RGB数据序列的长度是1370位。在1370位之后加一个20位的时间间隔作为控制周期。所有的控制位（CNTL_IN0到CNTL_IN8）通常被设置为0。图2所示为数据结构。这个1390位的并行数据格式在测试中重复出现，信号DE_IN交替改变RGB数据周期和控制周期。
　　
　　图2. 测试数据的序列结构
　　测试条件和测量结果
　　我们测试了3对儿双绞电缆，如下表所示。
　　表1. 测试的电缆类型
　　
　　为了测试串行器/解串器（SerDes）芯片组的性能和电缆长度与数据速率的关系，我们观察了不同电缆长度的误码率（ BER），并记录了10分钟之内无误码时的最高并行数据速率。数据速率的增量是1Mbps。我们用这种方法测量性能主要基于LVDS SerDes收发器的两方面考虑：第一，如果10分钟内没有误码的话，那就很有可能在几个小时内也不会出现误码；第二，即使在速率非常低的情况下也能在十分钟内观察到误码的话，那么微小的数据速率增量（＜0.5Mbps）也将造成解串器上的DE_OUT信号失锁。因此，我们的方法是考虑了测试时间和测试可靠性的一个合理的折衷方案。所以，我们可以假设，在某一特定数据速率下，若十分钟内没有误码发生，那么链路的误码率（BER）小于10-10或10-11。根据统计，我们可以用式1计算这个假设的置信度：
　　其中，N是在观察周期内（例如10分钟）通过串行链路传输的比特数，p是假设的误码率（BER）。表2所示是对不同数据速率的置信度。
　　表2. 10分钟内观察到的置信度和数据速率的关系
　　
　　测试结果
　　表3所示是在不同的电缆类型、电缆长度和数据速率，以及预加重功能和LVDS均衡器使能或禁止情况下得到的性能。预加重功能集成在MAX9247内，将评估板上跳线JP15设置为高电平即可将其使能。专有的LVDS均衡器放置在MAX9247的LVDS输出端，如图1所示。欲知均衡器的实现细节，请联系Maxim的应用威廉希尔官方网站 支持。表3中的所有数据都是 在室温下测试得到的。30m NISSEI AWG26电缆在扩展级温度范围内的测试结果如表4所示。
　　表3. 在不同条件下测试所得的SerDes收发器的可靠数据速率
　　
　　表4. 在扩展级温度范围内测得的SerDes收发器的可靠数据速率（*）
　　
　　下面的眼图是在解串器的LVDS输入端口记录下来的。这些图形显示了解串器对失真符号的数据恢复能力。我们同样可以在眼图中看出LVDS链路均衡器对信号的显著改善。
　　
　　图3. NISSEI AWG26电缆，20m长，速率为702Mbps，启用预加重功能和均衡器
　　
　　图4. NISSEI AWG26电缆，30m长，速率为630Mbps，启用预加重功能和均衡器
　　
　　图5. NISSEI AWG26电缆，30m长，速率为306Mbps，启用预加重功能
　　
　　图6. NISSEI AWG26电缆，30m长，速率为306Mbps，启用预加重功能和均衡器
　　总结
　　由表3和表4所示结果，我们可以得出以下结论：
　　虽然CAT5E非屏蔽电缆的性能比其它两种类型的电缆好，但是它在应用中会有电磁干扰（ EMI）的问题。
　　预加重和LVDS均衡有助于改善链路性能。预加重可为短程电缆提供更大的幅度提升，而均衡器对长电缆的改善更有效。对于30m的电缆，均衡器可以使其数据传输速率翻倍。
　　在扩展级温度范围内的性能差异相对很小。
　　电缆的线规会制约性能。推荐使用优于AWG28的电缆。