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DS90UB953-Q1: DS90UB953 在低温 -40度工作异常

Part Number: DS90UB953-Q1

       使用 DS90UB953 做视频输出产品,对手件是 964,没有 POC ,两个 serdes 各自单独供电, Synchronous 模式,953 的 CLK 是通过 964 的 FPD-Link 提供。

在做低温(-40)实验时,视频输出异常,Link 不上。使用 TI 的 964 demo 测试 FPD-Link ,发现在低温(-40度)时,也是链接不上,link 状态不稳定,断开和连接状态变化。

此时 953 的供电是稳定的。恢复到常温就正常了,线束和其他摄像头是同一套线束,其他摄像头在低温都是正常。不知道这种情况可能是哪里出问题了。

  • 您好,

    感谢您对TI产品的关注!为更加有效地解决您的问题,我需要询问更了解这款芯片的TI资深工程师,再为您解答,一旦得到回复会立即回复给您。

  • 您好,已得到回复:

    The UB964 can not be used in Synchronous mode. So, If you want to pair the UB953 with this DES, you must use the UB953 in DVP mode and use an external clock source.

    If you want to use the UB953 in Synch mode, then you shall use the DES UB960 or the UB954.

    对应的中文:

    UB964不能在Synchronous 模式下使用。因此,如果要将UB953与此DES配对,必须在DVP模式下使用UB953,并使用外部时钟源。

    如果要在Synchronous 模式下使用UB953,则应使用DES UB960或UB954。

  • 我们现在使用的 DES 就是 960 , Synchronous mode ,常温没有问题,低温的时候 linklock 断开,无法启动,我看规格书是不是 ALARM_SENSE_EN (Address 0x1D),T_UNDER R/W 0x0 Enable Temp Sensor under the low limit alarm  ,这个寄存器的温度保护机制导致的这个问题,但是我们不知道怎么配置这些相关的寄存器可以解决我们目前的问题。

  • 我已将您的信息反馈给TI资深工程师,得到回复后,我会在这里回复给您。

  • 已得到回复:

    are you enabling the Temp sensor alarm? If yes, which registers are you writing?

    If no, then how do you know this register is causing the problem?

    Can you send a register dump from SER and from DES in a good mode and in error mode?

    对应的中文:

    你正在启动温度传感器警报吗?如果是,你在写哪些寄存器?

    如果没有,那么您如何知道该寄存器导致了问题?

    您可以附上在正常模式和错误模式下的SER和DES 的寄存器dump 吗

  • 我现在不知道这个温度保护机制会不会导致这个 SER,DES 的 Link断开,同时我也不会配置温度报警机制,目前的这部分相关的寄存器是默认配置。

    所以我想知道的是 953 的这个温度报警机制会不会让SER 和 DES link 断开?这套温度报警机制正确的配置应该怎么配置,我如果想关闭这个温度报警机制寄存器如何配置?

  • 我已将您的信息反馈给TI资深工程师,得到回复后,我会在这里回复给您。

  • 这个低温断开 link 的的问题有没有可能是 953 的供电电源的纹波在低温环境下变差有关,因为低温环境我们无法测量电源的纹波,所以只能用常温数据评估,我看 953 规格书对电源的纹波要求是 25mv p-p,这个纹波要求一定要满足吗?如果纹波电源过大会不会造成 serdes 的link 断开。

  • 已得到反馈:

    the integrated in the SER is just Temp sensor, not a Temp protection mechanism. If this is correctly programmed for a certain Temp limit, it will just rise a flag once that limit is hit. The SER or DES will not do anything else. They also will not disconnect the link or lose LOCK.

    对应的中文:

    SER中集成的传感器只是温度传感器,而不是温度保护机制。如果为某个温度限制正确编程,一旦达到该限制,它将只出现一个标志。SER或DES不会做任何其他事情。它们也不会断开连接或失去锁定。

    您最新的疑问,我会反馈给这个工程师。

  • 最新回复:

    you need to make sure that all specs of the Device are met all all temperatures, not only room temp.

    I have asked you in my first reply if you can send a register dump from SER and from DES in a good mode and in error mode?

    您需要确保设备的所有规格都符合所有温度,而不仅仅是室温。
    在之前的回复中问过您,您可以附上在正常模式和错误模式下的SER和DES 的寄存器dump 吗

  • 1.这个是零下 -30 度时的寄存器值,此时 link 还时链接的,但是再降温马上会断开 link

    2.这个时 常温 25 度的寄存器值

    3.零下 -40 度 link 已经断开,无法dump 出 953 的寄存器值

    我看了些 TI 的资料提到电源噪声和 FPDLINK 线的阻抗连续性,和频率偏移可能会影响 FPDLLINK 的链接稳定性。电源纹波这部分我们常温下测试大概在 20mv ,已经很低了,低温由于环境的限制我们无法测量。而且一般这种电源芯片的性能在高温下会降低,没有提到低温会性能降低的可能。

    FPDLINK 在 PCB 上的走线我们时走内存,做了 50 欧的阻抗,上下层完整地层,感觉也没有问题。

  • 我看到 TI 的 FDP-Link 有一个 AEQ ,可以补偿 FDP-link 线插损的变化,这些相关寄存器我们应该怎么配置。

  • 已将您的回复反馈给这个工程师。

  • 反馈:

    Can you please provide the dumps in text form, so that I can search and copy?

    Is it not possible to dump the 953 locally?

    Also,what do you have in the climate champer, the SER only or both devices?

    对应中文:

    你可以以文本形式提供寄存器 dumps 文件,以便我可以搜索和复制?

    也不能在本地dump 953寄存器值吗?

    另外,您的恒温箱有什么?仅SER或两者都有?

  • OK ,这部分寄存器文件我重新再导出文本格式后上传,

    我们的产品定义是 953 的 I2C 只是上拉,953 的配置只有在和 960 Lock 后通过 960 去配置的。

    高低温箱里面只有 Ser -953 , Des-960 是放在外面室温的。

    目前我们还做了些实验,用 TI 的 960 对应的工具,测试 ser 在不同温度下的 Link margin,常温和高温 Link margin 都是很好的,基本是最好性能,大概在 -10度以下,Linkmargin 会慢慢变差,EQ/SP 变Fail ,红色的部分会越来越多。 的 等到 -40 度后就 Lock 完全断开了。

  • 上面的信息我已经反馈给这个工程师,寄存器文件请记得上传。

  • 您好,得到的反馈:

    it is clear that if the signal quality is bad then MAP results will be worst until all red.

    Please provide as I said, the dumps in text form, so that I can search and copy.

    对应中文:

    很明显,如果信号质量不好,则MAP结果将更差,直到全部变为红色。

    如我所说,请提供文本形式的dumps ,以便我可以搜索和复制。

  • 目前因为受疫情影响很多实验都不能充分验证和做和实验数据都拿不到,不过,我们测试了发现使用 Non-Synchronous  模式在低温下更稳定,所以关于 Non-Synchronous 我们有几个问题想跟你请教下:

    1. Synchronous  模式和  Non-Synchronous  是不是确实对外围电路的要求不一样,特别是 S11 S12 的 要求有差异。Synchronous  模式是不是要求更严格。
    2. 两种  Non-Synchronous   external clock Non-Synchronous Internal Clock  模式那种更稳定,对外部因素变化(比如 S11,S12)后保持传输稳定更好,什么原因造成的。

        两种 Non-Synchronous 模式除了在 Mode pin 上的分压电阻的差异,是否需要 953 960 相关的寄存器变更设置。

    3. Non-Synchronous   external clock   在晶振的选择上 25M 50M 选择上有什么讲究?两种晶振选择 953 960 的配置是否有不同。

             

    1. Non-Synchronous 是不是只能跑 2G 的模式,而且这里的 AC 电容必须严格选择 100nf+47nf , 这里的 AC 电容选择是跟着模式选择,还是由于速率的变更而选择。

               

    1. 如果我们选择 Non-Synchronous  模式,但是 AC 电容我们选择 33nf+15nf 的组合是否可以?有什么风险?
    2. 如果我们现在硬件 MODE 和软件配置都是工作在 Synchronous  模式 ,但是 953 外部的 CLKIN pin 输入的 external clock 是贴片的,这种是否会对 Synchronous  模式的工作造成影响
    3.  如果 953 MODE pin 硬件配置为  Non-Synchronous   external clock 模式,但是 960 的配置是 Synchronous  模式 ,这中是否可以正常工作,有什么风险。
  • 我稍后回复您的问题

  • 1、

    Synchronous  模式和  Non-Synchronous  是不是确实对外围电路的要求不一样,特别是 S11 S12 的 要求有差异。Synchronous  模式是不是要求更严格

    对于外围电路,如果使用33nF交流耦合电容,则应修改MODE pin电阻值。

    您还需要知道,一旦使用Non-Synch External Mode,您可以使用CLKOUT引脚将CLK从SER输出到图像传感器,但如果将Non-Synch与内部CLK一起使用,则CLKOUT引脚不起作用,您无法输出CLK到图像传感器。

    插入损耗和回波损耗要求完全相同。唯一不同的是,对于non-Synch mode,由于较低频率反向通道,频率范围比Synch mode开始早一点。所以Synch BC是在25MHz,而Non-Synch BC是在5MHz。

    2、

    两种  Non-Synchronous   external clock Non-Synchronous Internal Clock  模式那种更稳定,对外部因素变化(比如 S11,S12)后保持传输稳定更好,什么原因造成的。

      两种 Non-Synchronous 模式除了在 Mode pin 上的分压电阻的差异,是否需要 953 960 相关的寄存器变更设置。

    我们已经在规定的温度范围和电压公差下彻底验证了所有三种模式,因此所有传输模式都是稳定的。

    如果更改模式引脚设置,则无需更改寄存器。如果使用内部CLK,则只需修改一个寄存器,即reg 0x05[3],从默认值0到1。

    3、

    Non-Synchronous   external clock   在晶振的选择上 25M 50M 选择上有什么讲究?两种晶振选择 953 960 的配置是否有不同。

    如果选择使用更高频率的外部时钟源(50MHz-104MHz),则必须将输入分频器从1更改为2,如上表所示,在reg 0x05[6:4]中修改。

    4、

    Non-Synchronous 是不是只能跑 2G 的模式,而且这里的 AC 电容必须严格选择 100nf+47nf , 这里的 AC 电容选择是跟着模式选择,还是由于速率的变更而选择。

    Non-Synch可以跑4G或2G。

    交流耦合电容值取决于BC频率。如#1所述,Non-Synch的BC频率较低,因此需要100nF+47nF。

    5、

    如果我们选择 Non-Synchronous  模式,但是 AC 电容我们选择 33nf+15nf 的组合是否可以?有什么风险

    在这种情况下BC可能无法正常工作。

    6、

    如果我们现在硬件 MODE 和软件配置都是工作在 Synchronous  模式 ,但是 953 外部的 CLKIN pin 输入的 external clock 是贴片的,这种是否会对 Synchronous  模式的工作造成影响

    您这里具体是什么意思?您可以再详细描述您的疑问吗?

    7、

    如果 953 MODE pin 硬件配置为  Non-Synchronous   external clock 模式,但是 960 的配置是 Synchronous  模式 ,这中是否可以正常工作,有什么风险

    这种情况不可以正常工作,双方必须匹配模式配置。

  • 我们现在 Non-Synchronous   external clock(50M)   模式工作在测试 linkmargin 时发现 这里的 Linked 时钟是 100M ,这个时钟代表什么,我们输入时 50M 为什么会变成 100M,此时测试 LINK margin 时测个两行就会 Fail ,lock 就会断开,重新 Digital Reset 后,Linked 正常。

    如果我把 CLKIN_DIV=2 后 这里的  Linked 时钟就会变成  50M  ,测试 link margin 就可以正常测试了,这个是什么原因

  • 我问下美国的工程师,得到回复后答复您

  • 您好,得到的反馈:

    In Synchronous mode, the FPD3_PCLK is based on REFCLK input reference frequency , the FPD-Link line rate is a fixed value of 160 × REFCLK. FPD3_PCLK = 4 × REFCLK and Back channel rate = 2 × REFCLK. For example with REFCLK = 25 MHz, line rate = 4.0 Gbps, FPD3_PCLK = 100 MHz, back channel data rate = 50 Mbps.

    In Non-Synchronous mode, the Forward channel uses the external reference clock (CLKIN), and the FPD-Link line rate is typically CLKIN × 80. The Linked frequency is = 2 × CLKIN or 1 x CLKIN depending on your divider settings. Back channel data rate is set to 10 Mbps.

    For example, with CLKIN = 50 MHz if the divider is 1, line rate = 4Gbps, FPD3_PCLK = 100 MHz, and the back channel rate is 10 Mbps, but if the divider is 2 then FPD3_PCLK = 50MHz.

    Please refer to the 953 datasheet, Table 7-6.

  • 如果我只是测量这条线路的硬件性能 Linkmargin ,是不是只要某一个设置(PFD3_PCLK)可以正常测试就可以,如果 FPD3_PCLK=50MHZ 测试 PASS ,就认为整条线路的 Linkmargin 没问题。

  • 对于Linkmargin 分析测试,建议以最高速度运行该链路,以便该链路得到充分验证。

  •        我们现在碰到问题是,如果是 953 默认的 FPD3_PLCK=100M 时用  TI 工具测试 Linked 很稳定,但是如果一但开始点击 Linkmargin 测试 Link 就会断开,Margin 也测试不了,重新点击下  Digital Reset 后 Linked 又正常了。

           但是这种  FPD3_PLCK=100M 在我们产品上是可以正常工作的,出图都很正常。如果把 FPD3_PLCK=50M 就可以测试 Linkmargin,而且 Margin 测试结果也很好,但是 FPD3_PLCK=50M 是不能满足我们图像传输的带宽要求的。

            所以想知道 FPD3_PCLK=100M 时是不是哪里需要设置下才能正常测试 Linkmargin,毕竟这个时候我们产品时正常工作的,就是不能测试 Linkmargin。

           我们的工作模式是 Non-Synchronous  External Clock ,外部晶振是 50M 

  • 这个问题我已经在确认了,收到回复后,我会在这里答复您

  • 已得到反馈:

    please do not relay on just doing the MAP Tool test to verify your link. This Tool result is an instant snap shot from a single system. If you want to test your system and qualify it you should use the VNA and measure the Return Loss and Insertion Loss over the complete used frequency range on different systems and make sure this fulfills our Channel specifications!