技术洞见 | 宽带数据转换器应用的JESD204B与串行LVDS接口考量

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开发串行接口业界标准JESD204A/JESD204B的目的，在于解决以高效省钱的方式互连最新宽带数据转换器与其他系统IC的问题。其动机在于通过采用可调整高速串行接口，对接口进行标准化，降低数据转换器与其他器件（如现场可编程门阵列FPGA和系统级芯片SoC）之间的数字输入/输出数量。

mp.weixin.qq.com, May. 09, 2025 – 

趋势显示，最新应用，以及现有应用的升级，正不断需求采样频率和数据分辨率更高的宽带数据转换器。这些宽带转换器传送和获取数据暴露了一个非常大的设计问题，即现有I/O技术带宽的限制，导致转换器产品需要使用的引脚数更多，其结果便是PCB设计随着互连密度的增加而更复杂。其挑战在于进行大量高速数据信号走线的同时控制电噪声，以及提供GSPS级别的宽带数据转换器采样频率的能力、使用更少的互连、简化PCB布局难题并实现更小的尺寸，且不降低整体系统性能。

市场力量继续施压，要求给定系统拥有更多特性和功能以及更好的性能，推动了对更高数据处理能力的要求。高速模数转换器和数模转换器至FPGA接口已成为某些系统OEM厂商满足下一代大量数据处理需要的限制因素。JESD204B串行接口规范专为解决这一关键数据链路的问题而建立。图1显示使用JESD204A/JESD204B的典型高速转换器至FPGA互连配置。

本文余下篇幅将探讨推动该规范发展的某些关键的终端系统应用，以及串行低压差分信号（LVDS）和JESD204B的对比。

应用推动对JESD204B的需求

无线基础设施收发器

目前无线基础设施收发器采用LTE等基于OFDM的技术，这类技术使用部署FPGA或SoC器件的DSP模块，通过驱动天线阵列元件，单独为每个用户的手机产生波束。在发射和接收模式下，每个阵列元件每秒可能需要在FPGA和数据转换器之间传输数百兆字节的数据。

软件定义无线电

当今的软件定义无线电技术利用先进的调制方案，可即时重配置，并极大地增加了通道带宽，提供较佳的无线数据速率。天线路径中高效、低功耗、低引脚数的FPGA至数据转换器接口，对性能起着决定性的作用。软件定义无线电架构已与收发器基础设施相整合，用于多载波、多模无线网络，支持GSM、EDGE、W-CDMA、LTE、CDMA2000、WiMAX和TD-SCDMA。

医疗成像系统

医疗成像系统包括超声、计算机断层扫描（CT）的扫描仪、磁共振成像（MRI）等，这些应用产生很多通道的数据，流经数据转换器至FPGA或DSP。I/O通道数的持续增长要求使用内插器匹配FPGA和转换器的引脚输出，迫使元件数增加，并使PCB复杂化。这加大了客户系统的成本支出以及复杂程度；而这些问题可通过采用更有效的JESD204B接口加以解决。

雷达和安全通信

目前先进雷达接收器的脉冲结构日益复杂，迫使信号带宽上升至1 GHz或更高。最新的有源电子调整阵列（AESA）雷达系统可能包含上千个元件。高带宽SerDes串行接口用于连接阵列元件数据转换器与FPGA或DSP，处理接收到的数据流，并将处理后产生的数据流发送出去。

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