探索DS160UP822：高性能UPI 2.0線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器的卓越之旅

在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域中，高性能的線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器是確保信號穩(wěn)定和高效傳輸?shù)年P(guān)鍵組件。今天，我們將深入探討德州儀器（Texas Instruments）的DS160UP822，一款專為支持速率高達16Gbps的Ultra Path Interface (UPI) 2.0而設(shè)計的八通道低功耗高性能線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器。

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1. 特性與優(yōu)勢

1.1 多通道與高速支持

DS160UP822是八通道線性均衡器，支持高達16Gbps的UPI 2.0，同時作為協(xié)議無關(guān)的線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器，它還能支持多種高速接口，如DisplayPort、SAS、SATA、XFI等。此外，它還提供四個2x2交叉點多路復(fù)用器功能，為系統(tǒng)設(shè)計提供了更多的靈活性。

1.2 出色的信號處理能力

該器件的接收器部署了連續(xù)時間線性均衡器（CTLE），可在8GHz下提供高達18dB的高頻增強，有效打開因PCB布線或電纜等互連介質(zhì)引起的碼間串?dāng)_（ISI）而關(guān)閉的輸入眼圖。線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器和無源通道整體接受鏈路訓(xùn)練，以實現(xiàn)出色的傳輸和接收均衡設(shè)置，從而降低延遲并提高電氣鏈路性能。

1.3 低功耗與穩(wěn)定性

DS160UP822具有低通道間串?dāng)_、低附加抖動和超低的回波損耗，幾乎可作為無源元件使用。它采用3.3V單電源供電，每通道有功功率低至107mW，無需散熱器。此外，器件內(nèi)部的線性穩(wěn)壓器對板上電源噪聲具有高抗擾度，為高速數(shù)據(jù)路徑提供純凈電源。

1.4 靈活的配置與兼容性

該器件支持三種配置模式：Pin Mode、SMBus/I2C Master Mode和SMBus/I2C Slave Mode，可根據(jù)不同的系統(tǒng)需求進行靈活配置。同時，它能無縫支持鏈路訓(xùn)練，利用一個或多個DS160UP822可支持x4、x8、x16、x24總線寬度，適用于-40°C至85°C的工業(yè)溫度范圍。

2. 引腳功能詳解

DS160UP822的引腳功能豐富多樣，涵蓋了設(shè)備控制、信號調(diào)節(jié)和通信等多個方面。以下是一些關(guān)鍵引腳的功能介紹：

2.1 ALL_DONE_N

在SMBus/I2C Master Mode中，該引腳用于指示EEPROM寄存器加載操作的完成情況。高電平表示外部EEPROM加載失敗或未完成，低電平表示加載成功。在SMBus/I2C slave/Pin Mode中，該引腳為高阻態(tài)，可懸空。

2.2 MODE

用于設(shè)置設(shè)備控制配置模式，包括Pin Mode、SMBus/I2C Master Mode、SMBus/I2C Slave Mode和保留的TI內(nèi)部測試模式。通過不同的電平設(shè)置，可實現(xiàn)不同的配置方式。

2.3 EQ0_0/ADDR0、EQ1_0/ADDR1、EQ0_1、EQ1_1

這些引腳在Pin Mode下用于設(shè)置接收器線性均衡（CTLE），在SMBus/I2C Mode下用于設(shè)置SMBus/I2C從地址。引腳在設(shè)備上電時采樣，為設(shè)備的信號調(diào)節(jié)提供了靈活的配置選項。

2.4 SEL0、SEL1

用于選擇通道的復(fù)用路徑，可實現(xiàn)直連或交叉連接，在所有設(shè)備控制模式下均有效。

3. 電氣特性分析

3.1 絕對最大額定值與ESD評級

DS160UP822具有明確的絕對最大額定值，包括電源電壓、I/O電壓、結(jié)溫等參數(shù)。同時，它的ESD評級顯示，人體模型（HBM）可達+3000V，帶電設(shè)備模型（CDM）可達±500V，為設(shè)備在實際應(yīng)用中的可靠性提供了保障。

3.2 推薦工作條件

在推薦工作條件下，DS160UP822的電源電壓為3.0 - 3.6V，對電源噪聲具有一定的容忍度。不同頻率范圍下的噪聲容忍度不同，如DC至<50Hz時為250mVpp，50Hz至500kHz時為100mVpp等。此外，還給出了VCC電源斜坡時間、工作結(jié)溫、環(huán)境溫度等參數(shù)的推薦范圍。

3.3 直流與高速電氣特性

直流電氣特性方面，包括每通道的有功功率、設(shè)備電流消耗、內(nèi)部調(diào)節(jié)器輸出等參數(shù)。高速電氣特性則涉及接收器和發(fā)射器的輸入輸出差分回波損耗、對間隔離、數(shù)據(jù)路徑的延遲和抖動等指標(biāo)。這些特性確保了設(shè)備在高速數(shù)據(jù)傳輸中的性能穩(wěn)定。

3.4 SMBUS/I2C時序特性

SMBUS/I2C時序特性規(guī)定了設(shè)備在Slave Mode和Master Mode下的各種時序參數(shù)，如脈沖寬度、保持時間、建立時間等，為設(shè)備與外部控制器的通信提供了準(zhǔn)確的時序要求。

4. 功能模塊與工作模式

4.1 功能模塊概述

DS160UP822的每個信號通道獨立工作，包括連續(xù)時間線性均衡器（CTLE）和線性輸出驅(qū)動器，可補償源發(fā)射器和最終接收器之間的有損傳輸通道。該器件還提供了四個2x2交叉點復(fù)用器功能，可通過引腳控制或SMBus/I2C進行選擇。

4.2 工作模式

• Pin Mode：通過引腳直接配置設(shè)備控制參數(shù)，適用于許多系統(tǒng)實現(xiàn)需求。
• SMBus/I2C Master Mode：從外部EEPROM讀取設(shè)備控制配置，讀取成功后將ALL_DONE_N引腳拉低。在EEPROM讀取前后均可進行SMBus/I2C從操作，但外部主設(shè)備訪問寄存器時需支持仲裁。
• SMBus/I2C Slave Mode：由外部SMBus/I2C主設(shè)備通過寫入從地址來配置設(shè)備，提供了最大的靈活性。

5. 編程與配置

5.1 控制與配置接口

DS160UP822支持多種配置方式，包括Pin Mode和SMBus/I2C寄存器控制接口。

• Pin Mode：通過引腳直接配置設(shè)備，使用2級和4級引腳進行設(shè)備控制和信號完整性優(yōu)化設(shè)置。4級輸入引腳使用電阻分壓器設(shè)置有效電平，提供更廣泛的控制范圍。
• SMBus/I2C Register Control Interface：在SMBus/I2C Slave控制模式下，通過標(biāo)準(zhǔn)I2C或SMBus接口配置設(shè)備，從地址由ADDR1和ADDR0引腳的設(shè)置決定。

5.2 EEPROM編程

在SMBus/I2C Master Mode下，設(shè)備可從外部EEPROM讀取配置信息。設(shè)計時需遵循特定的指南，如EEPROM大小推薦為2kb，設(shè)備地址字節(jié)為0xA0，SCL和SDA引腳需上拉至3.3V等。

6. 應(yīng)用與實現(xiàn)

6.1 應(yīng)用領(lǐng)域

DS160UP822是一款協(xié)議和接口無關(guān)的線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器，可用于多種高速接口，如Ultra Path Interconnect (UPI) 1.0/2.0、DisplayPort 2.0、SAS、SATA、XFI等。它可用于服務(wù)器或主板應(yīng)用，作為交叉點復(fù)用器實現(xiàn)靈活的CPU到CPU連接。

6.2 典型應(yīng)用示例

以UPI 2x2交叉點復(fù)用器為例，設(shè)計時需考慮使用85Ω阻抗跡線、長度匹配、均勻的跡線寬度和間距、AC耦合電容的放置、過孔處理等因素。通過合理配置DS160UP822的EQ設(shè)置，可優(yōu)化接收端的眼圖。

6.3 電源與布局建議

• 電源設(shè)計：遵循推薦的工作條件，使用標(biāo)準(zhǔn)的電源去耦，包括每個VCC引腳的0.1μF電容、每個設(shè)備的1.0μF大容量電容和每個電源總線的10μF大容量電容。
• 布局設(shè)計：去耦電容應(yīng)盡量靠近VCC引腳，高速差分信號應(yīng)緊密耦合、阻抗匹配并控制，避免使用過孔，必要時采取措施減少過孔殘樁。

總結(jié)

DS160UP822作為一款高性能的UPI 2.0線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器，憑借其出色的特性、豐富的功能和靈活的配置方式，在高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計相關(guān)系統(tǒng)時，可根據(jù)具體需求合理選擇和配置該器件，以實現(xiàn)穩(wěn)定、高效的信號傳輸。在實際應(yīng)用中，還需充分考慮電氣特性、編程配置、電源設(shè)計和布局等方面的因素，確保系統(tǒng)性能達到最佳狀態(tài)。大家在使用DS160UP822的過程中，有沒有遇到過一些特別的問題或者有獨特的應(yīng)用經(jīng)驗?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。