低功耗28Gbps 8通道線性中繼器DS280BR820深度解析

在高速串行鏈路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，如何有效延長(zhǎng)傳輸距離、提升信號(hào)質(zhì)量是工程師們面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。TI推出的DS280BR820低功耗28Gbps 8通道線性中繼器，為解決這些問題提供了出色的解決方案。今天，我們就來深入探討這款產(chǎn)品的特性、應(yīng)用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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特性亮點(diǎn)

高性能多協(xié)議支持

DS280BR820是一款八通道多速率線性中繼器，支持高達(dá)28Gbps的多速率、多協(xié)議接口。其八通道獨(dú)立工作，每個(gè)通道包含連續(xù)時(shí)間線性均衡器（CTLE）、可選的FIR濾波器和線性輸出驅(qū)動(dòng)器，能有效補(bǔ)償源發(fā)射機(jī)與最終接收機(jī)之間色散傳輸通道的影響。

低功耗設(shè)計(jì)

每通道典型功耗僅93mW，無需散熱片，大大降低了系統(tǒng)的功耗和散熱成本。在當(dāng)今追求綠色節(jié)能的時(shí)代，這樣的低功耗特性無疑是一大優(yōu)勢(shì)。

線性均衡優(yōu)勢(shì)

其線性均衡特性能夠無縫支持鏈路訓(xùn)練、自動(dòng)協(xié)商和前向糾錯(cuò)（FEC）透?jìng)?。在鏈路?xùn)練過程中，能保留發(fā)射信號(hào)特性，讓主機(jī)和鏈路伙伴ASIC自由協(xié)商發(fā)射均衡器系數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)互操作性，且對(duì)延遲影響極小。

超短延遲與低抖動(dòng)

典型延遲僅100ps，且具有低附加隨機(jī)抖動(dòng)，確保了信號(hào)的高速穩(wěn)定傳輸，滿足高速通信系統(tǒng)對(duì)低延遲的嚴(yán)格要求。

小封裝與易布線

采用8mm x 13mm的小型BGA封裝，集成RX交流耦合電容，便于走線。獨(dú)特的引腳布局允許高速信號(hào)在封裝下方走線，優(yōu)化了PCB設(shè)計(jì)的空間和復(fù)雜度。

可配置性與兼容性

引腳兼容的重定時(shí)器可選，單2.5 - V ±5%電源供電，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，具有良好的通用性和適應(yīng)性。通過SMBus端口可靈活配置，還能作為SMBus主設(shè)備從EEPROM進(jìn)行自我配置。

應(yīng)用場(chǎng)景

背板和中板延伸

DS280BR820強(qiáng)大的均衡能力可將背板通道的插入損耗進(jìn)行均衡，使背板和中板的傳輸距離比ASIC的正常能力延長(zhǎng)17 - 22dB。在設(shè)計(jì)時(shí)，輸入通道插入損耗建議在14GHz處不低于10dB，輸出通道插入損耗則需根據(jù)下游ASIC或FPGA SerDes能力而定。

前端端口眼圖優(yōu)化

在銅纜和光通信應(yīng)用的前端端口，該中繼器能有效均衡插入損耗，使前端端口通道的傳輸距離比ASIC正常能力延長(zhǎng)17dB，同時(shí)支持CAUI - 4和CR4電氣要求。對(duì)于前端端口應(yīng)用，輸入通道插入損耗同樣建議在14GHz處不低于10dB，輸出通道在不同應(yīng)用場(chǎng)景下有不同的損耗要求。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電源設(shè)計(jì)

電源應(yīng)滿足推薦的工作條件，包括直流電壓、交流噪聲和啟動(dòng)斜坡時(shí)間。根據(jù)規(guī)格書中的最大電流消耗來計(jì)算電源的最大供電能力，一般只需標(biāo)準(zhǔn)的電源去耦，如每個(gè)電源引腳配一個(gè)0.1μF電容，再加上一個(gè)1.0μF和一個(gè)10μF的大容量電容。

布局設(shè)計(jì)

• 去耦電容：應(yīng)盡量靠近VDD引腳放置，若板設(shè)計(jì)允許，可直接置于器件下方。
• 高速信號(hào)：高速差分信號(hào)要緊密耦合、匹配走線長(zhǎng)度并控制阻抗。盡量避免在高速差分信號(hào)上使用過孔，若必須使用，要采取措施減小過孔殘樁。
• 接地設(shè)計(jì)：在高速差分信號(hào)焊盤下方使用接地隔離，以改善信號(hào)完整性。在器件下方直接放置接地過孔，連接各層的接地平面，既能提高信號(hào)完整性，又能增強(qiáng)器件到電路板的熱傳導(dǎo)性能。

編程配置

DS280BR820可配置為SMBus從設(shè)備或臨時(shí)作為SMBus主設(shè)備從外部EEPROM加載配置。在設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際需求確定編程方式，并合理規(guī)劃SMBus地址方案。若使用EEPROM，需注意其大小、地址和操作頻率等參數(shù)。

應(yīng)用案例分析

均衡中等預(yù)通道損耗

以FR4通道引入的預(yù)通道插入損耗為例，DS280BR820在25.78125Gbps和10.3125Gbps速率下，通過合理設(shè)置EQBST1、EQBST2、EQBW和VOD等參數(shù)，能有效均衡損耗，實(shí)現(xiàn)零掩碼違規(guī)，保證信號(hào)的高質(zhì)量傳輸。

均衡高預(yù)通道損耗

當(dāng)輸入通道損耗增加到10英寸FR4 + 8英寸SMA電纜時(shí)，適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，如增加EQBST1和EQBST2的值，DS280BR820仍能在不同速率下實(shí)現(xiàn)良好的信號(hào)均衡，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

均衡高預(yù)通道損耗和中等后通道損耗

在同時(shí)存在高預(yù)通道和中等后通道插入損耗的情況下，通過線性模式或FIR限制模式的合理選擇和參數(shù)配置，DS280BR820能有效改善信號(hào)的眼圖質(zhì)量，滿足系統(tǒng)對(duì)信號(hào)完整性的要求。

總結(jié)

DS280BR820以其低功耗、高性能、多協(xié)議支持和靈活的可配置性，成為高速串行鏈路設(shè)計(jì)中的理想選擇。無論是背板、中板還是前端端口應(yīng)用，它都能有效延長(zhǎng)傳輸距離、提升信號(hào)質(zhì)量。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，工程師們需根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景，合理進(jìn)行電源設(shè)計(jì)、布局規(guī)劃和編程配置，以充分發(fā)揮DS280BR820的優(yōu)勢(shì)。大家在使用DS280BR820的過程中，有沒有遇到過什么獨(dú)特的問題或有什么特別的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。