개요: 고속 전송 속도로 시리얼라이즈된 데이터 연결은 네트워크, 서버 및 3G 기지국에서 비디오 디스플레이, 디지털 카메라 감지, 백플레인 데이터 전송에 많이 사용되고 있다. Maxim은 직렬 링크 송신기 및 수신기를 위한 제품을 개발했다. 이 애플리케이션 노트에서는 일반적인 시리얼라이저와 디시리얼라이저 (SerDes) 페어(MAX9247 및 MAX9218)를 여러 케이블 유형과 케이블 길이, 데이터 전송률 조건에 따라 시연한다. 그 결과는 고속, 시리얼라이즈된 데이터 연결이 요구되는 애플리케이션에 좋은 지침이 된다. 머리말 Maxim의 고속 시리얼라이저와 디시리얼라이저 (SerDes) 제품은 자동차, 네트워킹, 서버 및 3G 기지국에서 비디오, 이미지 및 데이터 전송에 많이 사용되고 있다. MAX9247 시리얼라이저와 MAX9218 디시리얼라이저는 클록이 내장된 일반적인 단일 LVDS 링크 페어를 형성한다. 페어가 도달할 수 있는 최고속 시리얼 링크 데이터 전송률은 최대 800Mbps이다. 이 애플리케이션 노트에서는 다양한 케이블 유형, 케이블 길이 및 데이터 전송률에서 이 데이터 트랜시버 링크의 성능을 시연한다. 이 글에서는 또한 Maxim의 독자적인 프리 앰퍼시스 (pre-emphasis) 기능과 라인 이퀄라이저로 인한 성능 향상을 보여준다. 자동차 애플리케이션의 열악한 환경을 만족하기 위해 이 SerDes 페어는 -40°C ~ +105°C 온도 범위에서 테스트를 거쳤다. 테스트 셋업 테스트 셋업은 Agilent ParBERT 81250 테스터, TDS784C 1GHz 디지털 스코프, TEK P6247 차동 프로브 및 MAX9217/MAX9218 EV 킷 보드로 구성된다. Agilent 81250은 병렬 비트 에러율 테스터(BERT)이다. 부품들은 다음 그림과 같이 연결된다(그림 1). 그림 1. MAX9247과 MAX9218의 성능 테스트 셋업 MAX9247은 27비트 병렬 데이터 입력을 갖는데, 이 중 18비트는 RGB 비디오 데이터 입력에 사용되고 9비트는 데이터 입력 제어에 사용된다. LVDS 시리얼라이즈된 링크의 데이터 전송률은 2개의 오버헤드 비트를 포함하여 병렬 데이터 전송률의 20배이다. Agilent 81250의 처음 9개 출력 채널은 처음 9개 RGB 입력(RGB_IN0 ~ RGB_IN8)에 연결되고, 처음 9개 채널의 반전된 출력은 나머지 9개 RGB 입력(RGB_IN9 ~ RGB_IN17)에 연결된다. 비트 에러율 테스터(BERT)는 RGB 데이터상에서만 구현된다. ParBERT의 각 출력 채널은 비반복 길이가 21492이며 독립적으로 발생되는 슈도 랜덤 (pseudo-random) 비트 스트림이다. RGB 데이터 시퀀스는 1370비트 길이이다. 1370비트 후에 제어 구간(control period)에 20비트 간격이 추가된다. 모든 제어 비트(CNTL_IN0 ~ CNTL_8)는 항상 제로로 설정된다. 그림 2는 데이터 구조를 보여준다. 테스트 동안 1390비트 병렬 데이터 패턴이 반복된다. 신호 DE_IN은 RGB 데이터 구간(data period)과 제어 구간(control period)을 교대로 반복한다. 그림 2. 테스트 데이터의 시퀀스 구조 테스트 조건과 측정 결과 3가지 트위스트 페어 케이블의 테스트 결과가 다음 표에 나와 있다. 표 1. 테스트에 사용된 케이블 유형 Manufacturer Part Number Length(M) Comments NISSEI SIODIC F-2WME, AWG26 10, 20, 30 Shielded SIODIC F-2WME, AWG28 10, 20, 30 General Cable CAT5E, AWG24 10, 20, 30 Unshielded JAE MX38 20 Shielded 케이블 길이와 데이터 전송률 대비 SerDes 페어의 성능을 테스트하기 위해 각 케이블 길이에 대한 비트 에러율(BER)을 관찰하고 10분 동안 비트 에러가 없는 최고속 병렬 데이터 전송률을 기록한다. 데이터 전송률 증분은 1Mbps이다. 이 방법을 사용하여 성능을 측정하는 이유는 LVDS SerDes 트랜시버에 대한 다음 두 가지 관찰을 근거로 한다. 첫째, 만약 10분 내에 에러가 없으면 몇 시간 동안에도 에러가 없을 가능성이 크며, 둘째, 매우 낮은 레이트에서 10분 내에 에러 비트가 관찰되면 데이터 전송률을 약간만 높여도 (0.5Mbps 미만) 디시리얼라이저에서 DE_OUT 신호의 손실 록(loss-lock)을 초래할 것이라는 점이다. 따라서 이 방법은 테스트 시간과 측정 신뢰성 간의 상충 관계를 합리적으로 고려한 것이다. 그러므로 특정 데이터 전송률에서 10분 내에 비트 에러가 발생하지 않을 경우 링크 BER은 10-10 또는 10-11 미만으로 가정한다. 통계적으로 다음의 식 1을 사용하여 이러한 가정의 신뢰 수준을 계산할 수 있다. 여기서 N은 관찰 시간 (즉, 10분) 동안 직렬 링크를 통해 전송된 비트 수이고, p는 가정된 BER이다. 표 2는 다양한 데이터 전송률에 대한 CL을 제공한다. 표 2. 10분 동안의 관찰에서 얻은 데이터 전송률 대비 신뢰 수준 Parallel Data Rate(Mbps) Number, N, of Bits Transmitted by the Serial Link in Ten Minutes Confidence Level of p BER < 10-10 BER < 10-11 10 12 x 1010 > 99.999% 69.88% 20 24 x 1010 > 99.999% 90.92% 30 36 x 1010 > 99.999% 97.27% 40 48 x 1010 > 99.999% 99.18% 테스트 결과 표 3은 다양한 케이블 유형과 케이블 길이, 데이터 전송률에서 프리 앰퍼시스 기능과 LVDS 이퀄라이저를 켜거나 끈 상태에서 얻은 성능 결과를 보여준다. 프리 앰퍼시스 기능은 MAX9247에 내장되어 있으며 EV 보드에서 점퍼 JP15를 '하이'로 설정하여 인에이블할 수 있다. Maxim의 독자적인 LVDS 이퀄라이저는 그림 1과 같이 MAX9247의 LVDS 출력에 탑재된다. 이퀄라이저 구현에 대한 자세한 내용은 Maxim 애플리케이션 기술 지원에 문의한다. 표 3의 모든 데이터는 실온에서 취득되었다. 넓은 온도 범위에서 30m NISSEI AWG26 케이블을 사용한 테스트 결과는 표 4에 나와 있다. 표 3. 다양한 조건 하에서 테스트된 SerDes 트랜시버에 대한 신뢰할 수 있는 데이터 전송률 Cable Type Pre-Emphasis LVDS Link Equalizer Maximum Reliable Serial Data Rate (SDR) Cable Length 10m 20m 30m PCLK (MHz) SDR (Mbps) PCLK (MHz) SDR (Mbps) PCLK (MHz) SDR (Mbps) NISSEI AWG26 Off Off 34 612 25 450 15 270 On Off 40 720 27 486 17 306 Off On 38 684 34 612 30 540 On On 43 774 39 702 35 630 NISSEI AWG28 Off Off 33 594 16 288 8 144 On Off 36 648 23 414 10 180 Off On 35 630 33 594 23 414 On On 41 738 37 666 28 504 General Cable CAT5e Off Off 38 684 26 468 16 288 On Off 42 756 28 504 18 324 Off On 38 684 35 630 32 576 On On 44 792 42 756 36 648 JAE MX38 Off Off     16 288     On Off     24 432     Off On     35 630     On On     40 720     표 4. 넓은 온도 범위에서 동작하는 SerDes 트랜시버에 대한 신뢰할 수 있는 데이터 전송률(*) Cable Type Maximum Reliable Serial Data Rate (SDR) Temperature -40°C 25°C 105°C PCLK (MHz) SDR (Mbps) PCLK (MHz) SDR (Mbps) PCLK (MHz) SDR (Mbps) NISSEI AGW26, 30m 36 648 35 630 31 558 *이 테스트는 프리 앰퍼시스와 LVDS 이퀄라이저를 모두 켠 상태에서 수행되었다. 다음의 아이 다이어그램은 디시리얼라이저의 LVDS 입력 포트에서 기록된 것이다. 이 플롯은 왜곡된 비트 심볼 하에서 디시리얼라이저의 데이터 복구 능력을 보여준다. 또한 아이 다이어그램에서 LVDS 링크 이퀄라이저에 의한 향상을 뚜렷이 확인할 수 있다. 그림 3. NISSEI AWG26, 702Mbps에서 20m, 프리 앰퍼시스와 이퀄라이저 사용 그림 4. NISSEI AWG26, 630Mbps에서 30m, 프리 앰퍼시스와 이퀄라이저 사용 그림 5. NISSEI AWG26, 306Mbps에서 30m, 프리 앰퍼시스 사용 그림 6. NISSEI AWG26, 306Mbps에서 30m, 프리 앰퍼시스와 이퀄라이저 사용 요약 표 3과 4의 결과에서 다음과 같은 결론을 내릴 수 있다 CAT5E 비차폐 케이블은 다른 두 유형의 케이블보다 성능이 우수했으나 애플리케이션에서 EMI 문제의 소지가 있다. 프리 앰퍼시스와 LVDS 이퀄라이제이션은 링크 성능에 도움이 된다. 프리 앰퍼시스는 짧은 케이블, LVDS 이퀄라이제이션은 긴 케이블의 성능 향상에 보다 효과적이다. 30m 케이블의 경우 이퀄라이저는 데이터 전송률을 두 배로 증가시킬 수 있다. 넓은 온도 범위에서의 성능 차이는 비교적 작다. 케이블 와이어 게이지는 성능을 제한할 수 있다. AWG28보다 더 큰 와이어 게이지가 권장된다. 참고 자료 Maxim 고속 인터커넥트 다자인 가이드 MAX9247 데이터 시트 MAX9218 데이터 시트 의견을 보내주세요! 위 내용이 도움이 되셨나요? 여러분의 의견을 기다립니다 — Maxim은 보내주신 정정이나 제안사항을 반영하고 있습니다. 이 페이지를 평가하고 의견을 보내주십시오. 자동 업데이트 관심있는 분야의 애플리케이션 노트가 나올 때 자동으로 업데이트 받고 싶으세요? 그렇다면 EE-Mail™을 신청하십시오. 추가 정보   APP 3806: Mar 30, 2007 MAX9217 27비트, 3MHz ~ 35MHz, DC 평형 LVDS 시리얼라이저 전체 데이터 시트 (PDF, 272kB) 무료 샘플 MAX9218 27비트, 3MHz ~ 35MHz, DC 평형 LVDS 디시리얼라이저 전체 데이터 시트 (PDF, 292kB) 무료 샘플 MAX9247 27비트, 2.5MHz ~ 42MHz, DC 평형 LVDS 시리얼라이저 전체 데이터 시트 (PDF, 280kB) MAX9248 27비트, 2.5MHz ~ 42MHz, DC 평형 LVDS 디시리얼라이저 전체 데이터 시트 (PDF, 768kB) MAX9250 27비트, 2.5MHz ~ 42MHz, DC 평형 LVDS 디시리얼라이저 전체 데이터 시트 (PDF, 768kB)   다운로드, PDF 형식 (113kB)  AN3806, AN 3806, APP3806, Appnote3806, Appnote 3806