MAX9205 / 9207串行化器和MAX9206 / 9208反串行化器设计用于通过点对点互连传输高速数据。MAX9207-MAX9208的串行“有效载荷”数据速率为400Mbps至600Mbps, MAX9205-MAX9206的串行“有效载荷”数据速率为160Mbps至400Mbps。两对具有相同的配置，不同的只是工作频率。在本应用程序说明中，我们将重点关注更高数据速率的MAX9207序列化器。

该序列化器和反序列化器可用于电信/网络背板数据交换、3G手机基站互连、视频显示面板接口等需要快速数据互连的应用。LVDS互连的优点是配置简单、传输功率低、电缆成本低、数据速率高、距离远、电磁干扰低。LVDS标准(ANSI TIA/EIA-644和IEEE 1596.3)规定了信号电平、波形和时序，但没有规定电缆类型、数据速率、总线结构和链路距离。它们为用户提供了将LVDS信令应用于各种应用的灵活性，但需要熟悉LVDS在数据速率、误码率(BER)、电缆长度和电缆类型方面的特性。本应用笔记介绍了在不同数据速率和电缆长度下LVDS信号质量的实验室测试结果和分析。期望这篇笔记能够为系统设计人员的应用提供一些指导。

通过测量LVDS眼图在不同数据速率和电缆长度下的抖动和幅度来量化信号质量。使用眼图是因为它需要简单的设备，并且与误码率测试相比易于进行。误码率测试需要较长的测试时间。例如，验证错误率为10(-12)的误码率测试至少需要10(14)位。在400Mbps的情况下，发送和接收10(14)位几乎需要3天。验证BER为10(-13)需要一个月的时间。眼图的抖动直接关系到信号质量，由此我们可以预测数据链路的可靠性。

测量设置

在进行的测试中，LVDS信号是从MAX9207 LVDS串行器传输的。MAX9207锁存10位并行输入数据，增加两个开销同步位，并通过单个LVDS输出传输序列化数据流。并行数据时钟(TCLK)可以高达60MHz。加上两个同步位，串行速率(在表中称为“链路数据速率”)为12 × TCLK。“有效负载”数据速率(并行数据的传输速率)为10 × TCLK。MAX9207的功能模块如图1所示。

测试设置如图2所示。10位并行数据由索尼/泰克DG2020A数字信号发生器产生。一个重复的512随机位序列输出到MAX9207并行输入的每个位。每个随机序列是由一个32位移位寄存器生成的，它具有随机选择的系数。每个输出都有一组不同的系数。该电缆为无屏蔽以太网5类，awg24，双绞线。我们测试了不同长度的电缆:5英尺、15英尺、30英尺和60英尺。线缆一端通过MAX9207 EV板上的两个通孔(1A和1B)连接到MAX9207输出端。电缆的另一端用100欧姆电阻端接。眼图是在泰克TDS784C示波器上使用泰克P6247 1.0GHz差分探头测量的。示波器与MAX9207并行速率时钟同步。

测试结果

进行了四组测试。在每组中，选择不同的电缆长度，链路数据速率从480Mbps到720Mbps不等。此链路数据速率包括两个同步位，使得“有效载荷”数据速率从10位并行输入的400Mbps变为600Mbps。总抖动t (TJ)测量线的零差分电压和t (UI)数量的持续时间有点符号(见图3)。除了测量t (TJ),我们也测量另一个名为边际的抖动抖动t (MJ)相关的LVDS差分电压信号(见图3),如图3所示,抖动t (MJ)是测量中心的眼图的零交点的峰差动电压等于300 mv。利用边际抖动t(MJ)，我们可以测量数据速率的边际，该边际可以由反序列化器MAX9208可靠地恢复。峰间差分电压定义为V(P-P)。V(P-P)为测量点单端电压差值的两倍，即V(P-P) = 2 × |(V(OUT+)) - (V(OUT-))|。例如，在测量点，高状态时V(OUT+)相对地= 1.35V, V(OUT-) = 1.10V，低状态时V(OUT+)相对地= 1.10V, V(OUT-) = 1.35V，则V(P-P) = 500mV。由于测量是用差分探头(从V(OUT+)中减去V(OUT-))进行的，因此眼图显示V(P-P)。直观地说，t(UI) - t(TJ)是眼图宽度的度量，V(P-P)是幅值。

表1记录了4组电缆长度从5英尺到60英尺的测试结果。该表中链路数据速率为LVDS链路的实际速率。

在图4、5和6中，我们绘制了抖动和差分电压与链路数据速率的关系图。

从测量中，我们可以观察到一些事实。从5英尺到30英尺，t(TJ)和t(MJ)随链路数据速率的增加而缓慢增加。当电缆长度增加到60ft时，抖动随着链路数据速率的增加而迅速增加。对于抖动与电缆长度，两者在15英尺以下缓慢增加，然后在30英尺和60英尺时更快。对于差分电压与链路数据速率，V(P-P)在链路数据速率方面几乎呈线性变化。当电缆长度从15英尺增加到30英尺时，有一个很大的增量。总体而言，它表明MAX9207提供的LVDS信号可以在低成本的CAT-5非屏蔽扭曲电缆上具有较长的覆盖范围。

MAX9208反序列化器设计用于接收从MAX9207发送的序列化数据。根据MAX9208的数据表，在480Mbps和720Mbps下，MAX9208可以可靠地恢复数据，边缘抖动t(MJ)小于720ps和320ps。通过线性插值，我们得到了480Mbps和720Mbps之间速率的边际抖动的上限(见表2)。这些上限为我们提供了确定各种电缆长度的可靠传输速率的标准。为了提供一个保守的结果，我们将抖动上限收紧了10%。表3显示了MAX9207在不同电缆长度下可以传输的数据速率和MAX9208在收紧抖动上限下可以可靠恢复的数据速率。图7以对数尺度绘制了这些结果。

上述结果表明，对于5英尺和15英尺的电缆，数据速率受MAX9207串行器的最高操作数据速率(720Mbps)的限制。当电缆长度超过30英尺时，数据速率随长度的增加而降低。通过这些测量，表明MAX9207/9208串行/反串行器对可以通过单对CAT-5电缆建立可靠的点对点高速数据链路，适用于各种应用。图7为用户选择电缆长度提供了简单的设计指导。为了显示数字示波器测量到的一些信号，图8给出了在表3条件下测量到的眼图。

由于在某些应用中，通过在LVDS输出引脚插入两个电容器，更倾向于在串行器和反串行器之间使用交流耦合。为了演示交流耦合的效果，我们在每个串行器输出端串联插入一个0.012µF的陶瓷片电容器。图9显示了数据速率为720Mbps时15英尺电缆直流和交流耦合的眼图。比较两种情况的眼图，我们看到交流耦合降低了差分电压，并略微增加了抖动。只要信号具有良好的零直流平衡，我们就可以忽略交流耦合对信号完整性的影响。

结论

眼图可以很好地衡量LVDS信号质量。眼图的抖动和幅度由串行器和电缆特性决定。根据MAX9208反序列化器的特点，边缘抖动t(MJ)直接决定了链路上能够可靠传输和恢复的数据速率。本报告提供了MAX9207 LVDS串行器跨CAT-5电缆的典型性能。测量结果可作为系统互连的设计指导。对于电缆不是CAT-5的应用，可以使用本报告的方法，但不能使用测量数据。需要注意的是，电缆的高频传输线特性是决定信号质量的关键因素之一。