選擇合適的轉(zhuǎn)換器：JESD204B與LVDS對比

　　1 為不同應用提供不同選擇

　　對于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的高速串行傳輸，不同的應用有不同的選擇。十多年來，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器制造商一直選擇LVDS作為主要差分信號技術(shù)。盡管有些LVDS應用可使用更高的數(shù)據(jù)速率，但目前該市場上的轉(zhuǎn)換器廠商可提供的最大LVDS數(shù)據(jù)速率仍然為0.8至1 Gbps。LVDS技術(shù)一直難以滿足轉(zhuǎn)換器的帶寬要求。LVDS受TIA/EIA 644A規(guī)范控制，這是一項LVDS核心制造商的行業(yè)標準。該規(guī)范可作為設(shè)計人員的最佳實踐指南，提高不同廠商的LVDS發(fā)送器及接收器兼容性。同樣，沒有完全遵守LVDS規(guī)范的設(shè)計人員構(gòu)建的產(chǎn)品將不符合規(guī)范，并會因兼容性問題在市場上遇到更大的挑戰(zhàn)。

　　像LVDS一樣，JESD204B歸屬Jedec標準組織，其可針對不同制造商之間的互操作性提供電氣及物理需求指導。JESD204B的最大數(shù)據(jù)速率定義為12.5 Gbps，可實現(xiàn)比實際LVDS吞吐量高出10倍以上的優(yōu)勢。該性能不僅可為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)降低I/O需求及封裝尺寸，而且還可通過降低靜態(tài)功耗顯著節(jié)省系統(tǒng)成本。

　　JESD204B規(guī)范支持AC耦合，可實現(xiàn)與使用不同供電級的不同技術(shù)節(jié)點的兼容。例如，28nm及更小的FPGA處理節(jié)點是典型的前沿制造工藝技術(shù)。轉(zhuǎn)換器晶體管節(jié)點由于需要自定義模擬設(shè)計，一般會落后于業(yè)界最佳FPGA幾代。相反，LVDS通常采用DC耦合策略，其會提高轉(zhuǎn)換器與更低功耗電源FPGA的連接難度。共模電壓的不匹配度越大，靜態(tài)電流消耗就越高，不會受數(shù)據(jù)速率影響。為此，JESD204B現(xiàn)已成為高分辨率及高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器制造商極具誘惑力的差分信號技術(shù)。 

　　除了電氣規(guī)范以外，JESD204B還具有針對三種物理層的相關(guān)眼圖性能要求。性能指標包括定義的眼圖和總體抖動預算。光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)論壇(OIF)具有成熟的物理層(PHY)規(guī)范和眼圖標準，JESD204B接口可利用其實現(xiàn)相同的串行數(shù)據(jù)速率。JESD204B鏈路可使用OIF低電壓11 Gbit短距離規(guī)范(LV-OIF-11G-SR)允許的總體抖動最大值，即單位間隔(UI)的30%。圖1是12.5 Gbps下原始JESD204B眼圖及模板的示圖。模板可在水平軸及垂直軸上提供確定的裕量總數(shù)。值得注意的是，12.5Gbps眼圖符合LV-OIF-11G-SR規(guī)范，該規(guī)范建立在11.1 Gbps的速度基礎(chǔ)之上，比其他的12.5 Gbps數(shù)據(jù)速率下的規(guī)范要求更嚴格。

　　2 三種PHY模式

　　JESD204B支持針對串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜NPHY模式，其由LV-OIF規(guī)范定義并根據(jù)最大JESD204B通道速率分類。定義三種物理層的速率為3.125 Gbps、6.375Gbps以及12.5 Gbps，如下所示：

　　• 基于LV-OIF-SxI5的運行：312.5 Mbps至3.125 Gbps;
　　• 基于LV-OIF-6G-SR的運行：312.5 Mbps至6.375 Gbps;
　　• 基于LV-OIF-11G-SR的運行：312.5 Mbps至12.5 Gbps。

　　每個類別的最大及最小電氣規(guī)范略有不同，以適應因所支持的廣泛數(shù)據(jù)速率而導致的必要差別。表1是LV-OIF-11G-SR物理層變量的電氣規(guī)范參數(shù)，其可用于12.5 Gbps的最大JESD204B數(shù)據(jù)速率。

　　該規(guī)范的一個優(yōu)勢是：與DC耦合使用案例相比，其可在鏈路上支持更寬泛的共模電壓。這可降低有關(guān)JESD204B發(fā)送器及接收器(它們可能來自不同的廠商)的系統(tǒng)設(shè)計要求，因為它可根據(jù)需要提供電平移動。AC耦合數(shù)據(jù)通道的第二個優(yōu)勢是：可在發(fā)送器和接收器之間對共模噪聲進行去耦，從而有助于緩解系統(tǒng)設(shè)計人員關(guān)于信號質(zhì)量的顧慮。DC耦合更容易受到耦合在數(shù)據(jù)線路中的共模噪聲影響。AC耦合的第三個優(yōu)勢是：其可降低來自多個廠商的不同發(fā)送器(Vtt)及接收器最終電壓需求，從而可使接收器工作在其最佳共模電壓下。這有助于JESD204B發(fā)送器與接收器在需要高度的電源電壓靈活性的系統(tǒng)設(shè)計中以不同的最終電壓運行。

　　此外，JESD204B接口還可針對單個鏈路上的多個轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)分區(qū)。隨著鏈路速率提升至12.5 Gbps，更多的轉(zhuǎn)換器可部署在相同的鏈路(對應不同變量的數(shù)據(jù)，請參見表2)上。這特別適合在單個封裝中提供2個、4個、8個以及16個轉(zhuǎn)換器的器件，同時這也是與LVDS接口相比的一大獨特優(yōu)勢。

　　JESD204B所提供的明確規(guī)范既支持從相同pin腳上串行發(fā)送多個轉(zhuǎn)換器綜合數(shù)據(jù)。

　　LVDS可作為一個I/O結(jié)構(gòu)，將一個單通道轉(zhuǎn)換器做為終點/起點進行直接輸入輸出，但是不能明確定義一個方法來整合整個I/O中多個轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)。有了JESD204B，就有了實現(xiàn)從多個轉(zhuǎn)換器在相同的pin上串行發(fā)送綜合數(shù)據(jù)的明確規(guī)范。每塊器件數(shù)據(jù)的來源甚至不需要是真實的固定硬件轉(zhuǎn)換器。它可來自一個“虛擬轉(zhuǎn)換器”濾波器，該濾波器作為真實轉(zhuǎn)換器的數(shù)字處理的一部分，輸出一分為二，包括實數(shù)路徑和復數(shù)路徑。針對90度相移的IQ通信系統(tǒng)就可充分利用虛擬轉(zhuǎn)換器的特性。