TI 高速信号调理产品选型指导

  

作者:Wanda Wang 华南区模拟工程师

随着通信容量的提升,设备端口支持的速率越来越高,从4G时代常见的单口10Gbps和25Gbps*4,到5G时代即将会部署的单口25Gbps,甚至50Gbps,以及56Gbps*8的400G应用。这必将对电路的设计提出了更高的要求。为了补偿高速信号在PCB板上的损耗,提升信号的质量,通常会在链路中加入高速信号调理的芯片。

TI作为全球领先的模拟半导体解决方案厂商,一直以来在高速信号调理产品上不断的投入,从早期的2.5Gbps产品,到当前大量使用的单通道10Gbps和25Gbps产品,以及后续的56Gbps产品,都有相应的解决方案。TI的产品型号众多,在日常的支持工作中,作者发现许多工程师对该类产品的选型不太熟悉,本文将从多个角度来介绍该类产品的选型。

首先从功能上看,我们引入高速信号调理的方案,目的是为了解决高速信号传输过程中引入的插损(Insertion Loss),抖动(Jitter),串扰(Crosstalk)和反射(Reflection)。根据这些功能需求,TI产品分为三大类:                                            

  • Repeater:补偿插损
  • Retimer:在repeater的基础上,内部加入CDR,可以优化信号抖动
  • Advanced Retimer:在Retimer的基础上,引入DFE功能,可以解决串扰和反射的问题

从产品的命名上可以分辨出产品的类别,以DS100为例:repeater产品命名为DS100BR410,retimer命名为DS100RT410,advanced retime命名为DS100DF410。

实际应用中该选哪类产品,需要根据系统走线以及信号性能要求去做评估。如果前期不好做出决策的话,建议先按照功能最强大的DF系列来做设计。通常三个系列有管脚兼容的替换产品,后续可以根据调试情况再定。

其次,选择正确速率的产品非常重要,特别是带有CDR的产品,它并不能连续支持所有的速率,因此一定要根据实际需求确定好产品型号。

对于repeater类产品,它可以支持最高速率以下的连续速率。所以选型时,只要保证芯片支持的最高速率不小于实际速率需求即可。

系列

最高速率(bps)

DS100

10.3125G

DS125

12.5G

DS280

28G

Retimer类产品受到内部CDR的VCO频率范围限制,只能支持部分范围的连续速率,以及下表列出的子速率,而无法向下兼容所有连续速率。

系列

连续速率范围(bps)

子速率

DS100

10.3125G

/2, /4, /8

DS110

8.5~11.3G

/2, /4, /8

DS125

9.8~12.5G

/2, /4, /8

DS250

20.6~25.8G

/2, /4

DS280

20.2~28.4G

/2, /4

比如需要同时支持25.78Gbps和10.3125Gbps,就可以选择DS250DF810。其中25.78Gbps速率落在连续支持的范围,10.3125Gbps则可以用25.625Gbps的1/2子速率。

还有一个非常重要的地方需要注意:高速链路是否需要支持link training,比如常见的KR和PCIE接口,我们就不能选择带有CDR的产品,因为CDR会影响training的过程无法完成。而选择repeater时,一定要支持linear模式,这样才能保证training的顺利完成。TI有专门针对这些应用的产品,比如DS100KR800DS80PCI402

除了上述这些关键参数帮助选型之外,还可以利用TI的在线工具WEBENCH,选择设计所需速率,具体的应用场景和协议标准后,系统就会有相应的推荐方案,并且可以进行在线性能仿真,非常简单实用。

 

通过上面的这些方法,应该就可以选择出一款合适的高性价比产品。

References

[1] WEBENCH工具链接http://www.ti.com/design-tools/signal-chain-design/interface.html

[2] TI高速信号调理产品链接http://www.ti.com/interface/ethernet/ethernet-retimers-redrivers/products.html