ZHCAC35A May   2020  – January 2023 DS100BR111 , DS100BR210 , DS100BR410 , DS100DF410 , DS100KR401 , DS100KR800 , DS100MB203 , DS110DF111 , DS110DF1610 , DS110DF410 , DS125BR111 , DS125BR800A , DS125BR820 , DS125DF111 , DS125DF1610 , DS125DF410 , DS125MB203 , SN65LVCP114

 

  1.   利用适用于 10GbE 和其他 10Gbps 至 12.5Gbps 应用的以太网转接驱动器和以太网重定时器来扩大覆盖范围
  2.   商标
  3. 1引言
  4. 2利用信号调节实现高速完整性的优势
    1. 2.1 数据速率较高时的覆盖范围问题
    2. 2.2 信号调节作为经济实用的高速解决方案
  5. 3转接驱动器和重定时器的功能和利弊权衡
    1. 3.1 转接驱动器和重定时器的主要优缺点
    2. 3.2 使用链路预算来确定选择转接驱动器还是重定时器
  6. 4主要的 10GbE 及 40GbE 应用和标准
    1. 4.1 应用用例
    2. 4.2 IEEE802.3、OIF-CEI 和模块接口 10GbE 和 40GbE 标准
  7. 5选择合适的以太网转接驱动器或以太网重定时器
    1. 5.1 双通道信号调节器件
    2. 5.2 四通道信号调节器件
    3. 5.3 8 通道和 16 通道信号调节器件
  8. 6适用于信号调节器的相邻 10Gbps 至 12.5Gbps 接口
    1. 6.1 需要链路训练或突发数据支持的相邻协议
    2. 6.2 无需链路训练或突发数据支持的相邻协议
  9. 7总结
  10. 8修订历史记录

信号调节作为经济实用的高速解决方案

有多种方法可以解决高速扩展覆盖范围问题并减少 IL。

  1. 缩短 ASIC 到 ASIC 的距离,从而减少总 IL。
  2. 使用更高等级的低损耗 PCB 电介质来减小 dB/in,同时保持相同的 ASIC 到 ASIC 距离。
  3. 在中间通道使用转接驱动器和重定时器等信号调节器件,同时保持相同的 ASIC 到 ASIC 距离。

缩短 ASIC 到 ASIC 的距离(方案 1)通常是不可行的。各种架构因素决定了给定系统的最短高速布线长度或电缆距离。因此,硬件设计人员只能选择低损耗 PCB 材料(方案 2)或信号调节器件(方案 3)。

在使用低损耗 PCB 材料而不进行信号调节与使用标准 PCB 材料并进行信号调节之间存在一个基本的权衡。低损耗 PCB 材料可显著减小 dB/in,即减小一个通道的 IL,但它带来了显著的成本增加。#GUID-0BB3368B-E228-42D7-8DAB-F965E8DBFABA/T6264811-9 举例说明了在 5GHz 奈奎斯特频率条件下对 10GbE 应用进行此权衡。

表 2-1 PCB 电介质材料在 5GHz 时的近似 IL 和近似成本因数(1)
材质电路板损耗Tan (δ)介电常数 (εR)IL (dB/in)近似成本因数
标准典型 FR4高损耗0.0240.911.0x
Isola 370HR0.0164.170.821.1x
Isola FR4060.0144.290.781.1x
Nelco 4000-60.0124.120.731.2x
Isola FR4080.0113.70.691.2x
Getek中等损耗0.013.90.671.3x
Nelco 4000-13 EP0.0093.70.651.3x
Nelco 4000-13 EP SI0.0083.20.611.3x
Rogers 4350B低损耗0.00373.480.531.7x
Megtron 60.0023.40.491.7x
用于估算 IL 的假设:
  • 导体 = 铜微带
  • 铜厚度 = 1.4mil (1oz)
  • 电介质高度 = 5mil
  • 布线宽度 = 5mil

对于小型原型和短期降低复杂性,使用低损耗材料可能是有利的。然而,使用低损耗材料增加的成本因数使得批量生产成为问题。PCB 制造成本过高会降低利润率,尤其是当这些材料仅用于处理总 PCB 面积的一个子部分时。最后,设计人员必须记住,使用高级 PCB 电介质只能解决 IL 问题。这些优质材料无法解决过多的随机抖动、串扰或反射。

与方案 1(不可行)和方案 2(不具成本效益)的缺点不同,信号调节器件(方案 3)为应对覆盖范围扩展挑战提供了经济高效的解决方案。转接驱动器和重定时器提供 CTLE(连续时间线性均衡器)来解决 IL 过大问题。应用时,CTLE 提供反相 EQ 频率响应,用于消除通道的 IL 效应。转接驱动器可以与标准 PCB 材料一起应用于超出远端 Rx 均衡能力的布线子集。它们还可用于需要额外信号完整性裕量以确保合规性或无错误运行的系统。在通道损失更严重的情况下,可以使用具有 CDR(时钟和数据恢复)的重定时器来重置抖动预算,同时 DFE(决策反馈均衡器)等高级信号调节方案会消除串扰和反射的影响。重定时器还具有支持实时物理层诊断的优势,这在开发期间和现场安装后都很有用。

总而言之,转接驱动器和重定时器等信号调节器件是经济实惠且几乎多样化的解决方案,可同时实现链路扩展和强大产品性能这两个目标。