探索Microchip EQCO62T20.3/EQCO31T20.3：高速同轴驱动的革新力量

在当今高速数据传输的时代，对高效、稳定且高速的通信解决方案的需求日益增长。Microchip的EQCO62T20.3/EQCO31T20.3同轴驱动器就像是一颗璀璨的新星，为视频监控、工业自动化、机器视觉等领域的高速数据传输带来了新的可能。今天，我们就来深入了解一下这两款强大的芯片。

文件下载：EQCO31T20.3.pdf

芯片概述

功能亮点

EQCO62T20.3和EQCO31T20.3分别支持6.25 Gbps和3.125 Gbps的非对称同轴数据传输。它们完全符合CoaXPress v1.1相机标准，具备众多令人瞩目的特性：

• 长距离传输：使用高质量同轴电缆时，在6.25 Gbps下能支持长达68米的传输距离，在1.25 Gbps下更是能达到212米。这意味着在实际应用中，我们可以更灵活地布置设备，减少信号衰减对传输距离的限制。
• 单芯片双向通信：无论是相机端还是帧采集器端，都可以使用单芯片解决方案，通过一根75Ω同轴电缆实现双向全双工通信。这不仅简化了系统设计，还降低了成本和布线复杂度。
• 高速下行与低速上行：下行链路速度从1.25 Gbps到6.25 Gbps可选，差分接口配合内部终端电阻，使信号传输更加稳定。上行链路支持21 Mbps，可实现由帧采集器驱动的纳秒级精确触发事件，为系统的精确控制提供了保障。
• 同轴供电：支持通过同轴电缆提供高达900 mA的电源，让相机可以通过同一根电缆同时接收数据信号和电力，进一步减少了布线数量。
• 低功耗与小封装：功耗低于70 mW（1.2V电源），采用16引脚、0.65 mm引脚间距、4 mm QFN封装，不仅节能，还能节省PCB空间，适合对尺寸和功耗有严格要求的应用场景。
• 宽温度范围与环保设计：工作温度范围为 -40°C至 +85°C，适用于各种工业环境。同时，芯片符合无铅和RoHS标准，环保又可靠。

典型应用场景

这些特性使得EQCO62T20.3/EQCO31T20.3在众多领域都有广泛的应用：

• 高清视频传输：为高清相机提供高速、稳定的视频数据传输，确保图像质量不受传输距离和干扰的影响。
• 机器视觉：在半导体芯片和显示面板检测系统中，实现精确的图像采集和处理，提高检测效率和准确性。
• 军事、航天与医疗：这些领域对设备的可靠性和性能要求极高，EQCO62T20.3/EQCO31T20.3的高性能和宽温度范围使其成为理想的选择。
• 广播与监控：在广播和监控摄像头系统中，保证视频信号的实时、准确传输，为观众提供清晰的画面和及时的监控信息。
• 交通与工业检测：在交通车牌识别和工业产品检测系统中，实现高速的数据传输和精确的触发控制，提高系统的响应速度和检测精度。

芯片内部结构与工作原理

芯片组成与信号流向

EQCO62T/R20芯片组由两个芯片组成：EQCO62T20是高速线路驱动器，集成了低速接收器；EQCO62R20是高速接收器，集成了低速发射器。在典型的应用中，下行链路信号从EQCO62T20发送，通过75Ω同轴电缆传输到EQCO62R20。这个信号在EQCO62T20端以600 mV的发射幅度发出，经过同轴电缆的衰减后，由EQCO62R20内部的均衡器恢复。低速上行链路信号则以相反的方向传输，幅度为130 mV，以减少与下行链路通道的串扰。

重要引脚功能

• SDIp/SDIn：这是一对差分输入引脚，接收的串行数据将通过SDOp/SDOn发送。输入预驱动器会自动校正这些输入信号的电平变化和不同的边沿转换速率，以确保信号的稳定传输。输入引脚之间有一个100Ω的终端电阻，推荐使用交流耦合方式。当检测到SDIp/SDIn信号对上没有信号时，发送唤醒检测电路会将输入预驱动器和输出驱动器置于低功耗模式。
• SDOp/SDOn：这是一对差分输出引脚，将SDIp/SDIn接收到的信号传输到电缆上。两个输出引脚内部都有75Ω的终端电阻。SDOp引脚上的信号是传入信号和传出信号的总和，通过减法运算可以提取出远端信号，并由EQCO62T20内部的上行链路接收器恢复。SDOn信号与SDOp上的传输信号相位相反，必须通过与所使用同轴电缆阻抗精确匹配的电阻和交流耦合电容直接连接到连接器的GND。
• LFO：这是EQCO62T20内部上行链路接收器的输出引脚。该引脚的最大允许电容为20 pF，上升和下降时间为5 ns。当LFVCC为3.3V时，最大输出电流为1 mA。
• LFVCC：这是EQCO62T20内部上行链路接收器输出驱动器的独立电源引脚，电源电压范围为1.2V至3.3V。LFO的输出摆幅等于该电源电压。在EQCO62T20的LFVVC引脚附近必须放置一个滤波电容，以确保电源的稳定性。

芯片内部电路模块

• 预驱动器：该模块的作用是消除输入信号SDI在幅度和上升时间方面的依赖性，确保后续电路能够处理稳定的信号。
• 有源信号分离器/组合器：它控制输出到同轴电缆的信号的幅度和上升时间，并通过一个75Ω的输出终端电阻进行传输。这个输出电阻与同轴电缆的特性阻抗匹配，形成一个混合分离器电路，通过减法运算从SDO输出信号中提取出远端发送信号。
• 发送检测：该模块检测SDI输入信号是否存在。检测电路通过监测SDI的信号幅度来判断是否有信号输入。如果没有检测到信号，预驱动器和输出驱动器将被禁用，而LF接收器将继续独立工作。当输出驱动器开启或关闭时，可能会导致上行链路通道出现比特错误。
• LF接收器：它用于消除来自近端传输信号的串扰。通过检测上行链路信号的边沿，恢复上行链路信号。当高速输出驱动器开启或关闭时，也可能会导致上行链路通道出现比特错误，但后续的比特仍然可以正确接收。
• LF输出驱动器：该模块将LF接收器检测到的信号转换为具有受控上升和下降时间的LVTTL信号。通过将LFVCC连接到适当的电源电压（最大3.3V），可以设置该LVTTL信号的输出幅度。

典型应用与性能指标

典型应用电路

文档中给出了EQCO62T20.3的典型应用电路，推荐了一些关键组件，如铁氧体磁珠Fb1和Fb2（Taiyo Yuden的FBMH1608HM102）、电感L1（Coilcraft的1812PS_103）、75Ω直角BNC连接器（Tyco的5413558 - 1）等。这些组件的选择对于实现CoaXPress标准的性能至关重要。

不同电缆的典型链路性能

文档提供了使用不同品牌和型号的75Ω同轴电缆时，在不同比特率下的典型链路性能数据。例如，使用Belden 7731A电缆时，在1.25 Gbps的比特率下，链路长度可达194米；而在6.25 Gbps的比特率下，链路长度为58米。这些数据可以帮助工程师根据实际应用需求选择合适的电缆。

电气特性

• 电源相关：电源电压VCC的范围为1.15V至1.25V，典型值为1.2V。在发送和接收状态下，电源电流IS为60 mA；仅接收时，电源电流Isr为30 mA。
• 输入输出特性：SDIp/SDIn的输入幅度⌂Vi典型值为2x300 mV，开启发送功能的输入幅度Vturnon典型值为2x150 mV，关闭发送功能的输入幅度Vturnoff典型值为2x150 mV。SDOp连接的同轴电缆特性阻抗Zcoax为75Ω，SDOp与VCC/GND之间的输入阻抗RSDo p为75Ω。
• 抖动指标：在下行链路信号为1.25至6.25 Gbps（EQCO62T20）或1.25至3.125 Gbps（EQCO31T20），数据模式为PRBS7时，SDOp/SDOn的附加峰 - 峰抖动最大为30 ps。在0 - 130米的Belden 1694A同轴电缆上，低速信号为21 Mbps，下行链路信号为1.25 - 6.25 Gbps时，LFO的峰 - 峰抖动最大为15 ns。

设计注意事项

PCB布局

在使用EQCO62T/R20芯片组时，PCB布局对于实现最佳性能至关重要。推荐的布局设计旨在减少高速下行链路通道的射频性能干扰，满足抖动和回波损耗等要求。例如，差分输入应采用100Ω的差分传输线，输入引脚下方的接地和电源平面应进行切割，以减少寄生电容。直角BNC连接器、交流耦合电容、铁氧体磁珠和电感下方需要进行大面积切割，以减少寄生效应。

电源接收单元

在电源输出连接端，相机的电压供应（包括EQCO62T20.3的电源）应具有低纹波。高频纹波可以通过C7/L1/FB1/FB2滤波电路进行抑制，但中频纹波需要由电源本身来避免。在选择DC - DC转换器时，建议使用开关频率较高（如2 MHz）的转换器，以减少电压尖峰对上行链路通道的串扰。如果上行链路通道上仍然存在过多的串扰，可以在电源输出节点串联额外的滤波网络。

电源过同轴传输

EQCO62T20.3支持Power over CoaXPress系统（PoCXP），主机（如帧抓取器）可以通过CXP标准规定的10 µH电感来开关电源。该芯片还支持通过宽带偏置 - T进行供电。同时，EQCO62T20.3具有一定的保护功能，如防止帧抓取器热插拔和快速开启/关闭电源等情况对芯片造成损坏。但需要注意的是，不支持直接施加24V电压，否则会对芯片造成永久性损坏。

总结

Microchip的EQCO62T20.3/EQCO31T20.3芯片组为实现基于单根同轴电缆的双向、全双工通信提供了一种高效的解决方案。它具有高速数据传输、低功耗、支持电源传输等优点，适用于多种应用场景，如高清相机链路、机器视觉、军事、医疗等领域。在设计过程中，工程师需要充分考虑芯片的内部结构、引脚功能、典型应用电路以及PCB布局、电源管理等方面的注意事项，以确保系统能够稳定、可靠地运行。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。