本文主要介绍MAX9205／MAX9207 LVDS串行器和MAX9206／MAX9208 LVDS解串器在双绞线
电缆数据高速传输中的性能与应用。
众所周知，利用串行解串器能够大大减少短距离、宽带数据通信中的连线，其应用有电信和网络设备的背扳互连、3G蜂窝电话基站中机架内的互连，数字视频接口等各个方面.
用电流模式、低电压差分信号(LVDS)的优点在于易连接与低传输功率及低电磁干扰(EMl).而LVDS的主要标准:TIA(远程通讯工业协会)／EIA(美国
电子工业协会)—644A，只是规定了信号电平等物理层参数，没有给出诸如数据速率与电缆长度对应关系的互连特性。而LVDS标准提供给用户的仅仅是LVDS信号的基本兼容性，而在高速应用中用户还必须了解在特定的电缆和传输距离条件下所能达到的性能。
Maxim的MAX9205／MAX9207 LVDS串行器和MAX9206／MAX9208 LVDS解串器能通过差分特性阻抗为100Ω串行点对点链路高速传输数据。MAX9205／MAX9206串行“有效载荷”数据速率(不包含同步位开销)为160Mbps至400Mbps，MAX9207／MAX9208速率为400Mbps至600Mbps。两组芯片引脚兼容，但分别优化在不同的频率范围。
为此，本文提供了MAX9205／MAX9207 LVDS串行器和MAX9206／MAX9208解串器在不同数据速率，电缆长度下的测试方案结果和误码率(BER)分析.还将BER与抖动测试相结合，提供了利用CAT-5E非屏蔽双纹线传输数据及在不同电缆长度时得到的眼图。从而使系统设者获得一个对于Maxim的MAX9205／MAX9207 LVDS串行器和MAX9206／MAX9208 LVDS解串器集成器件及其应用更好的理解。
由于涉及抖动指标，为此应对抖动定义作一说明：抖动(jitter)又称定时抖动，定义为数字信号在特定时刻相对于其理想时间位置的短时间的、非累积性的偏离。
误码率(BER)测试
BER测试是衡量传输链路可靠性直接、准确的途径。数字通信链路要求非常低的误码率，其数量级大约在每一千亿个接收位出一个错误(BER为10-12)或更低。
进行BER测试需要高品质的
信号发生器和特定的测试设备。BER测试需要用数小时甚至几天的时间传输大量的数据以达到10
-12或更低BER的测试要求，这取决于数据的传输速率.考虑到BER测试比较耗时间，通常用一些快速测量方式预测传输链路的可靠性，例如建立一个产生低BER的抖动水平。为此可测试MAX9205／MAX9206和MAX9207／AX9208链路的抖动指标，并将其与BER相关联，而BER测试通常用于验证数据表中抖动指标的值。
测试装置组成
MAX9205或MAX9207 LVDS串行器发送LVDS信号。串行器在并行数据时钟(TCLK)的上升沿锁存10位并行数据，加入2位同步码后通过单路LVDS输出端口(OUT+ OUT-)发送串行数据。MAX9205的并行数据时钟范围为16MHz至40MHz；MAX9207时钟范围为40MHz至60MHz。加入2位同步码后串行数据波特率为12×TCLK(并行数据时钟)。“有效载荷”串行数据速率(串行位率减去2个同步位)为10×TCLK(并行数据时钟)。
号评估板的串行器和解串器将安捷伦(Agilent)86130ABER(误码率)
测试仪的串行I／O转换成并行I／O，并行数据被送人测试评估板1并从中读出，86130A输出的串行数据序列码长1200位，其中1000位取自2
10-1伪随机二进制序列(PRBS)，每10位PRBS码插入01同步码。插入01同步位是为了模拟串行器添加的位。2号评估板的解串器移出同步码，以并行方式输出PRBS数据至1号评估板的电缆测试串行器。串行数据序列被连续重复发送。安捷伦81250提供所需要的参考时钟(TCLK用于串行器、基准时钟-REFCLK用于解串器)。
值此，分别测试电缆长度为5英尺、15英尺、30英尺、60英尺和100英尺(采用5E类以太网线，AWG2，非屏蔽双纹线由General Cable公司制造，型号为2133629H)时的BER，并采用Tektronix 公司的TDS784C
示波器和Tektronix公司的P6247型1.0GHz差分探测器测试了解串器输入端的眼图抖动特性。调节81250时钟发生器提供的TCLK串行器参考时钟的延迟时间使其符合数据表中列出的串行器输入建立和保持时间要求。
测试与结果
测试中分别采用了MAX9205／MAX9206和MAX9207／MAX9208串行-解串器对。86310A为MAX9205／MAX9206提供的串行波特率为192Mbps至480Mbps，为MAX9207／MAX9208提供的波特率为480Mbvs至720Mbps。
为了量化眼图信号的完整性，定义两个参数：总抖动(tTJ)和边缘抖动(tMj)，tTJ是在零差分电压下测试的定时抖动宽度(零差分电压是示波器轨迹的横轴)。tMj是零差分电压对应的抖动中点与300mV峰到峰差分电压对应的抖动中点之间的时间间隔(见图3)。人们可能期望解串器差分输入在零差分电压点发生转换，但是，比较保守的方法是假设需要额外的差分电压提供过驱动。tTJ对应的电平转换发生在0V差分电压，而tMj则要求在转换解串器输入电平之前差分信号需达到300mVp-p由此可见，用tMj检测信号的完整性更加保守。tUI(见图3)定义为一比特串行码的持续时间(单位间隔)。单位间隔是参考频率周期除以12。
差分峰到峰电压(VP-P)是测试点单端电压之差的两倍，或VP-P =2×|(VOUT+)—(VOUT-)|.例如，在测试点，如果VOUT+=1.35V、VOUT-=1.10V(相对于地为高)及VOUT+=1.10V、VOUT-=1.35V(相对于地为低)。则VP-P=500mV。由于采用差分探测器进行测试，它取VOUT+与VOUT-的差值，眼图(图3)中表现为VP-P。
表1列出TMAX9206／MAX9208解串器数据表中规定的tMj.如果tMj低于或等于表中列出的值，解串器能够确保数据的恢复。
测试过程可在两种条件下进行。种测试条件，串行测试序列按照串行-解串器所允许的速率，在不同电缆长度下运行1小时，测试tTJ、tMj和误码数。第二种测试条件，在高抖动条件下(大于数据表中tMj的值)，发送10小时以上的串行测试数据(发送码长高于1.73×1013位)，测试tTJ、tMj和误码数。
表2、表3分别为MAX9205／MAX9206和MAX9207／MAX9208串行-解串器在5英尺至60英尺电缆长度下的测试结果。波特率为串行信号速率，数据速率为“有效载荷”串行数据速率(数据速率：(10／12)×波特率)。
为展示解串器在信号退化(衰减)的条件下恢复数据的能力(即抖动裕量低于数据表中的指定参数)，在100英尺电缆下对两组串行—解串器进行了测试，串行测试数据被连续发送了10小时以上，表4给出了抖动测试结果、电压峰值、误码数。
所有测试结果中都没有误码记录，以520Mbps的波特率经过100英尺电缆传输后信号幅度为110mV，幅度大约为tMj规定的300mVp-p的三分之一。此外，tTJ=1020ps，抖动占1923ps单位间隔(tuI=1／520Mbps)的一半以上。在这些条件下得到的无误码测试结果为数据表中的指标(表1)提供了一定的测试裕量。
另外，根据测试试结果，可以预测BER。假设串行数据序列中任何一位发生误码的概率相同，而且各位发生误码事件是独立的。如果BER为q，则串行数据序列可以看作参数为q的Bernoulli试验。设发送比特数为n，n位序列无误码概率可用方程1表示:
P no error=(1-q)n (方程1)
采用100英尺电缆，无误码发送超过1.73×10-13位的数据。如果BER的q值低于3.0 ×10-13，则由方程1计算出Pno error为0.0056。这可表述为，如果BER为3.0×10-13或更高，对于1.73×10-13的比特流提供无误码传输的概率为0.0056。从统计意义上说，如果无误码传输一个1.73×10-13位的序列，则BER<3.0×10-13这一假设成立的概率为99.44％。由于该可信度量在100英尺的电缆长度、信号质量较差的条件下得到的，当电缆长度较短、信号质量较高时无疑会获得更高的链路可靠性。
结论
本文通过BER方案测试，验证了MAX9205／MAX9206和MAX9207/MAX9208串行-解串器利用不同长度的低成本CAT-5E电缆传输数据时的可靠性。结果表明即使在信号退化的情况下，BER低于3.0×10-13的可信度仍然高于99％。测试结果还表明数据表中给出的抖动限制是比较保守的估计，足以保证链路的高可靠性。由于测试在典型条件下实施，建议在实际应用中采用表1中的标准。这样为补偿因装配、电源电压和温度等引入的变化提供了余量。
