為什么視頻系統(tǒng)需要一種以上的均衡器

作者：Mark Sauerwald 德州儀器

在用戶訪問www.ti.com 時(shí)，在搜索框中輸入“均衡器”一詞時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩類截然不同的產(chǎn)品。一類是像 LMH0394 這樣的自適應(yīng)線纜均衡器，而另一類則是 DS32EV100，即所謂的可編程單一均衡器。這兩類均衡器之間有什么區(qū)別，是否能用一種均衡器替換另一種？下面我來說明一下。

在通過傳輸介質(zhì)（線纜或 PCB 線跡）發(fā)送信號時(shí)，存在兩種類型的損耗：一種是集膚效應(yīng)損耗，另一種是介電損耗。集膚效應(yīng)產(chǎn)生的原因是電場滲入導(dǎo)體的深度與 1/√ω 成比例，引起導(dǎo)體有效厚度隨頻率增大而縮小。

集膚效應(yīng)會(huì)造成與頻率的平方根成比例的衰減。介電損耗來自圍繞導(dǎo)體的電場對導(dǎo)體周圍的絕緣體的加熱效應(yīng)。對 PCB 線跡來說，就是指 PCB 材料本身。對于線纜而言，就是導(dǎo)體周邊的絕緣體。

圖 1：線纜（雙同軸 — 實(shí)心線）和 FR4 PCB 線跡（點(diǎn)線路）的損耗說明在高頻率下衰減與頻率的關(guān)系十分近似。

介電損耗也會(huì)帶來衰減，這種衰減與頻率成比例。在低頻下起主導(dǎo)作用的是集膚效應(yīng)，但由于介電損耗隨頻率速度快于集膚效應(yīng)損耗而不斷增長，到某個(gè)點(diǎn)介電損耗就會(huì)占據(jù)主導(dǎo)。發(fā)生這種轉(zhuǎn)換的頻率由介質(zhì)決定。對于 Belden 1694A 等 75 Ohm 同軸線纜而言，轉(zhuǎn)換點(diǎn)在大約 2GHz。意思是對 SD-SDI 和 HD-SDI 來說，集膚效應(yīng)損耗是您唯一需要考慮的損耗。在 3Gbps 時(shí)，某些信號內(nèi)容會(huì)超越該 2GHz 轉(zhuǎn)換點(diǎn)，因此應(yīng)當(dāng)考慮使用 LMH0394 等均衡器來確保最佳性能。不過 LMH0394 仍然為補(bǔ)償 √ω 集膚效應(yīng)損耗進(jìn)行了大量優(yōu)化。

對 PCB 線跡或雙絞線纜等介質(zhì)而言，介電損耗起始要高得多，所以轉(zhuǎn)換點(diǎn)的頻率也要低得多，而且介電損耗占主導(dǎo)。DS32EV100 專為補(bǔ)償介電損耗進(jìn)行了優(yōu)化，在用于背板均衡時(shí)性能明顯優(yōu)于 LMH0394。但在對同軸線纜進(jìn)行均衡時(shí)，LMH0394 更好。

當(dāng)數(shù)據(jù)速率達(dá)到 12Gbps，比如 Ultra-HD（4K 視頻），此時(shí)損耗就與介質(zhì)無關(guān)，因?yàn)榻殡姄p耗將占據(jù)主導(dǎo)。LMH1256 四通道 12G UHD-SDI 時(shí)鐘恢復(fù)器前端中的均衡器專為介電損耗進(jìn)行了優(yōu)化，在補(bǔ)償線纜損耗或背板損耗時(shí)能提供相同的性能。這就說明新一代視頻接口將擁有“一種尺寸滿足所有需求”的均衡器。

閱讀原文， 請參見 http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2013/09/13/why-do-we-need-more-than-one-kind-of-equalizer-for-video-systems.aspx

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