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利用视频均衡器延长RS-422的传输距离

Use Video Equalizer to Extend RS-422 Distances

Intersil公司模拟应用工程师 Jeff Lies



TIA/EIA-422-B的指标建议,5 Mbps的数据速率要在CAT 5类的电缆上实现无故障运行,其传输距离不得超过30m(98英尺)。显然,这是一个相当保守的数字,不过,即使是将其变为原来的3倍,也才不过是90米(或295英尺)。

数据传输的技术指标之一就是抖动,通常用占位宽的百分比表示。抖动表示不能通过下游器件(如UART或讨论接收器-Rx-输出抖动时的微控制器)来分辨逻辑状态时位宽的一部分。随着电缆长度的增加,高频衰减和与位组合无关的瞬变时间变化(两者均为抖动产生的主要因素)也增加。例如,ISL83086E(15 Mbps RS-485/422收发器)可以驱动1000英尺(305m)长的CAT 5电缆,在数据速率仅为1.7 Mbps的情况下,可以实现15%的抖动。

眼图是评估抖动的一个简单方法,是每个位的起始和截止位置处的“模糊”过渡区。ISL83086E在数据速率为5Mbps的情况下驱动1000英尺长电缆时的性能如图1所示。图中,顶部的迹线是驱动器输入(伪随机比特流);第二条迹线是电缆的接收器(Rx)端的驱动器输出信号,表明有大量的抖动存在;底部的迹线是Rx输出。Rx输出抖动为46%(91ns /200ns),这是设计指南中的3倍,那么如何延长高数据速率RS-422信号的传输距离呢?

图1 (略)

最明显的方法是购买品质更高、高频损耗较低的电缆,但是这需要对成本、尺寸和重量进行折中。同样有吸引力而且更经济的方法是创建一个均衡器,来恢复电缆远端衰减了的高频信号。但是,这样会浪费宝贵的时间来为各个特定长度的电缆设计滤波器。

在ISL83086E接收器之前使用了现成的均衡器IC(EL9110)的改进网络如图2所示。EL9110是一个带有集成式5极均衡器的差分接收器,针对通过CAT-5电缆传输模拟视频的应用。EL9110输入不需要符合RS-400(也不驱动1000英尺长电缆的5Mbps数据速率)的要求,但是在很多情况下,它可以充当符合RS-422要求的均衡器。VCTRL引脚是一个模拟控制信号,可以改变均衡增益,这样就可以将均衡调整到很宽的电缆长度范围内,从而达到1000英尺。在EL9110之后添加RS-422 Rx可以把均衡器的模拟输出转化为更清晰的开关数字形式。

图2 (略)

Rx均衡的优势如图3所示。图中,自上往下的第3条迹线是被均衡的EL9110输出(注意:眼图更开阔),底部迹线又是ISL83086E Rx输出。注意:现在Rx输出抖动可达到14%,与未均衡网络相比,提高了70%。

图3 (略)

《世界电子元器件》2006.10
         
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