探索DS160UP822：高性能UPI 2.0线性转接驱动器的卓越之旅

在高速数据传输的领域中，高性能的线性转接驱动器是确保信号稳定和高效传输的关键组件。今天，我们将深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的DS160UP822，一款专为支持速率高达16Gbps的Ultra Path Interface (UPI) 2.0而设计的八通道低功耗高性能线性转接驱动器。

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1. 特性与优势

1.1 多通道与高速支持

DS160UP822是八通道线性均衡器，支持高达16Gbps的UPI 2.0，同时作为协议无关的线性转接驱动器，它还能支持多种高速接口，如DisplayPort、SAS、SATA、XFI等。此外，它还提供四个2x2交叉点多路复用器功能，为系统设计提供了更多的灵活性。

1.2 出色的信号处理能力

该器件的接收器部署了连续时间线性均衡器（CTLE），可在8GHz下提供高达18dB的高频增强，有效打开因PCB布线或电缆等互连介质引起的码间串扰（ISI）而关闭的输入眼图。线性转接驱动器和无源通道整体接受链路训练，以实现出色的传输和接收均衡设置，从而降低延迟并提高电气链路性能。

1.3 低功耗与稳定性

DS160UP822具有低通道间串扰、低附加抖动和超低的回波损耗，几乎可作为无源元件使用。它采用3.3V单电源供电，每通道有功功率低至107mW，无需散热器。此外，器件内部的线性稳压器对板上电源噪声具有高抗扰度，为高速数据路径提供纯净电源。

1.4 灵活的配置与兼容性

该器件支持三种配置模式：Pin Mode、SMBus/I2C Master Mode和SMBus/I2C Slave Mode，可根据不同的系统需求进行灵活配置。同时，它能无缝支持链路训练，利用一个或多个DS160UP822可支持x4、x8、x16、x24总线宽度，适用于-40°C至85°C的工业温度范围。

2. 引脚功能详解

DS160UP822的引脚功能丰富多样，涵盖了设备控制、信号调节和通信等多个方面。以下是一些关键引脚的功能介绍：

2.1 ALL_DONE_N

在SMBus/I2C Master Mode中，该引脚用于指示EEPROM寄存器加载操作的完成情况。高电平表示外部EEPROM加载失败或未完成，低电平表示加载成功。在SMBus/I2C slave/Pin Mode中，该引脚为高阻态，可悬空。

2.2 MODE

用于设置设备控制配置模式，包括Pin Mode、SMBus/I2C Master Mode、SMBus/I2C Slave Mode和保留的TI内部测试模式。通过不同的电平设置，可实现不同的配置方式。

2.3 EQ0_0/ADDR0、EQ1_0/ADDR1、EQ0_1、EQ1_1

这些引脚在Pin Mode下用于设置接收器线性均衡（CTLE），在SMBus/I2C Mode下用于设置SMBus/I2C从地址。引脚在设备上电时采样，为设备的信号调节提供了灵活的配置选项。

2.4 SEL0、SEL1

用于选择通道的复用路径，可实现直连或交叉连接，在所有设备控制模式下均有效。

3. 电气特性分析

3.1 绝对最大额定值与ESD评级

DS160UP822具有明确的绝对最大额定值，包括电源电压、I/O电压、结温等参数。同时，它的ESD评级显示，人体模型（HBM）可达+3000V，带电设备模型（CDM）可达±500V，为设备在实际应用中的可靠性提供了保障。

3.2 推荐工作条件

在推荐工作条件下，DS160UP822的电源电压为3.0 - 3.6V，对电源噪声具有一定的容忍度。不同频率范围下的噪声容忍度不同，如DC至<50Hz时为250mVpp，50Hz至500kHz时为100mVpp等。此外，还给出了VCC电源斜坡时间、工作结温、环境温度等参数的推荐范围。

3.3 直流与高速电气特性

直流电气特性方面，包括每通道的有功功率、设备电流消耗、内部调节器输出等参数。高速电气特性则涉及接收器和发射器的输入输出差分回波损耗、对间隔离、数据路径的延迟和抖动等指标。这些特性确保了设备在高速数据传输中的性能稳定。

3.4 SMBUS/I2C时序特性

SMBUS/I2C时序特性规定了设备在Slave Mode和Master Mode下的各种时序参数，如脉冲宽度、保持时间、建立时间等，为设备与外部控制器的通信提供了准确的时序要求。

4. 功能模块与工作模式

4.1 功能模块概述

DS160UP822的每个信号通道独立工作，包括连续时间线性均衡器（CTLE）和线性输出驱动器，可补偿源发射器和最终接收器之间的有损传输通道。该器件还提供了四个2x2交叉点复用器功能，可通过引脚控制或SMBus/I2C进行选择。

4.2 工作模式

• Pin Mode：通过引脚直接配置设备控制参数，适用于许多系统实现需求。
• SMBus/I2C Master Mode：从外部EEPROM读取设备控制配置，读取成功后将ALL_DONE_N引脚拉低。在EEPROM读取前后均可进行SMBus/I2C从操作，但外部主设备访问寄存器时需支持仲裁。
• SMBus/I2C Slave Mode：由外部SMBus/I2C主设备通过写入从地址来配置设备，提供了最大的灵活性。

5. 编程与配置

5.1 控制与配置接口

DS160UP822支持多种配置方式，包括Pin Mode和SMBus/I2C寄存器控制接口。

• Pin Mode：通过引脚直接配置设备，使用2级和4级引脚进行设备控制和信号完整性优化设置。4级输入引脚使用电阻分压器设置有效电平，提供更广泛的控制范围。
• SMBus/I2C Register Control Interface：在SMBus/I2C Slave控制模式下，通过标准I2C或SMBus接口配置设备，从地址由ADDR1和ADDR0引脚的设置决定。

5.2 EEPROM编程

在SMBus/I2C Master Mode下，设备可从外部EEPROM读取配置信息。设计时需遵循特定的指南，如EEPROM大小推荐为2kb，设备地址字节为0xA0，SCL和SDA引脚需上拉至3.3V等。

6. 应用与实现

6.1 应用领域

DS160UP822是一款协议和接口无关的线性转接驱动器，可用于多种高速接口，如Ultra Path Interconnect (UPI) 1.0/2.0、DisplayPort 2.0、SAS、SATA、XFI等。它可用于服务器或主板应用，作为交叉点复用器实现灵活的CPU到CPU连接。

6.2 典型应用示例

以UPI 2x2交叉点复用器为例，设计时需考虑使用85Ω阻抗迹线、长度匹配、均匀的迹线宽度和间距、AC耦合电容的放置、过孔处理等因素。通过合理配置DS160UP822的EQ设置，可优化接收端的眼图。

6.3 电源与布局建议

• 电源设计：遵循推荐的工作条件，使用标准的电源去耦，包括每个VCC引脚的0.1µF电容、每个设备的1.0µF大容量电容和每个电源总线的10µF大容量电容。
• 布局设计：去耦电容应尽量靠近VCC引脚，高速差分信号应紧密耦合、阻抗匹配并控制，避免使用过孔，必要时采取措施减少过孔残桩。

总结

DS160UP822作为一款高性能的UPI 2.0线性转接驱动器，凭借其出色的特性、丰富的功能和灵活的配置方式，在高速数据传输领域具有广泛的应用前景。电子工程师在设计相关系统时，可根据具体需求合理选择和配置该器件，以实现稳定、高效的信号传输。在实际应用中，还需充分考虑电气特性、编程配置、电源设计和布局等方面的因素，确保系统性能达到最佳状态。大家在使用DS160UP822的过程中，有没有遇到过一些特别的问题或者有独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。