如何通过电缆使信号降级以及如何补偿这种降级

发射预加重和接收均衡可以使串行器/解串器（SerDes）设备在便宜的电缆上或更长的距离上工作。本应用笔记介绍了如何通过电缆使信号降级以及如何补偿这种降级。此外，本文还介绍了在使用有损电缆时，如何通过Maxim千兆位多媒体串行链路（GMSL）产品实现稳健的链路。本文还概述了线路均衡。

视频应用的最新进展，以及数据流量的指数级增长，已经引起了对更高数据速率的需求。结果，低成本双绞线（TP）电缆引起了人们的特别兴趣。但是，这些TP电缆的长距离衰减取决于频率，这是对其最佳使用的主要限制因素。这种与频率有关的衰减会在接收到的信号中引起严重的符号间干扰（ISI），进而给时钟和数据恢复带来困难，并导致更高的误码率（BER）。图1显示了在信号到达接收器之前被电缆衰减的传输信号的示意图。通过显着降低ISI并恢复严重降级的数据，

接收方的ISI。

Maxim GMSL器件中的高速3.125Gbps收发器通过允许系统设计人员动态编程特定电缆的均衡电平，从而提供了可靠的链接。发射器和接收器均具有均衡调整，可以单独或一起编程以延长传输距离。这种灵活的均衡调整功能允许使用各种低成本的有损电缆。

本应用笔记介绍了如何使用Maxim GMSL产品和有损电缆设计稳健的链路。它还概述了线路均衡。

GMSL发送器预加重和接收器均衡

GMSL链路采用发射机预加重和接收机均衡来补偿传输损耗。

发射机预加重

当在接收器端未应用均衡时，高频“ 0”脉冲可能无法在连续的“ 1”之后达到信号摆幅的中间电平，如图2所示。该图说明了频率与衰减的关系可以通过强调过渡和不强调“无过渡”来克服。

时域中的预加重过滤。

如图3所示，电缆由于导体和介电损耗而具有低通传递函数。通过利用均衡（高通传递曲线），可以在所需频率的带宽内获得平坦（均匀衰减）的系统频率响应。范围。

频域中的预加重滤波。

有效使用这种均衡技术将影响三个主要的系统设计参数：

• 电缆长度
• 电缆类型
• 最大系统数据速率

例如，通过6dB的预加重，可以合理地张开10m电缆末端的完全闭合的眼（图4）。

10m电缆连接后的3.125Gbps数据：（a）无与（b）6dB的预加重。

如MAX9259数据手册所述，预加重电平由寄存器地址0x05 D [3：0]设置。用户可以根据表1编程预加重级别。负预加重级别对应于不强调高频项，而仅对低频项不加重的情况。同样重要的是要注意，过度增强会导致时序抖动略有增加。

预加重和去加重级别

在以下各节中，将讨论如何同时使用发射器和接收器均衡器以及表格测试数据。

接收器均衡

接收机均衡的基本原理如图6所示。有损链路利用近似一阶传递函数衰减前向信道数据，该函数的带宽远低于数据频率（数据频率fb等于1）。比特率的一半）。由于符号间干扰，这将导致确定性抖动。此外，对于长电缆，该有损电缆末端的眼图可以完全闭合。为了补偿这种损失，首先通过传递函数处理数据，理想情况下，该函数是电缆传递函数的反函数。因此，当链路和均衡器级联时，可以获得足够的带宽。在GMSL解串器中实现了12级可编程增益方法，以防止针对不同的电缆长度进行过低或过高的放大。

通过在接收器中应用信道传递函数的逆函数来均衡数据。

不同升压设置的接收器传递函数（AC特性）如图7所示。

通过在接收器中应用信道传递函数的逆函数来均衡数据。

当升压字为8（9.4dB）时，整个传递函数在感兴趣的频率范围内变得最大平坦。10m STP电缆的接收器输入和输出眼图如图8所示。请注意，均衡器增益提升是如何使完全闭合的眼图张开的。

链接活动检测器

GMSL解串器具有一个信号检测器电路，当链路上没有信号时，它将禁用接收器。当信号电平由于电缆较长或预加重电平很高而非常低时，解串器可能无法检测到链路上的活动。因此，强烈建议禁用活动检测器，同时搜索长电缆（> 10m）的最佳预加重和均衡器设置。通过向解串器的字节11写入“ 0x80”可以禁用检测器。选择最佳值后，可通过将“ 0x20”写入同一字节来再次启用它。根据我们的实验室测量，活动检测器在最大PCLK频率104.16MHz时对15m电缆的预加重高达8dB。活动检测器还有一个低阈值选项。可以通过将“ 0x00”写入字节11来进行编程。根据实验室测量，当选择低阈值的活动检测器工作到14分贝预加重为15米的电缆。如果电缆长于15m，且预加重为14dB，则建议禁用活动检测器。这些测量中使用的电缆是标准的汽车STP电缆。

编辑：hfy