為什么視頻系統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，在搜索框中輸入“均衡器”一詞時，會發現兩類截然不同的產品。一類是像 LMH0394 這樣的自適應線纜均衡器，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（線纜或 PCB 線跡）發送信號時，存在兩種類型的損耗：一種是集膚效應損耗，另一種是介電損耗。集膚效應產生的原因是電場滲入導體的深度與 1/√ω 成比例，引起導體有效厚度隨頻率增大而縮小。

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

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

介電損耗也會帶來衰減，這種衰減與頻率成比例。在低頻下起主導作用的是集膚效應，但由于介電損耗隨頻率速度快于集膚效應損耗而不斷增長，到某個點介電損耗就會占據主導。發生這種轉換的頻率由介質決定。對于 Belden 1694A 等 75 Ohm 同軸線纜而言，轉換點在大約 2GHz。意思是對 SD-SDI 和 HD-SDI 來說，集膚效應損耗是您唯一需要考慮的損耗。在 3Gbps 時，某些信號內容會超越該 2GHz 轉換點，因此應當考慮使用 LMH0394 等均衡器來確保最佳性能。不過 LMH0394 仍然為補償 √ω 集膚效應損耗進行了大量優化。

對 PCB 線跡或雙絞線纜等介質而言，介電損耗起始要高得多，所以轉換點的頻率也要低得多，而且介電損耗占主導。DS32EV100 專為補償介電損耗進行了優化，在用于背板均衡時性能明顯優于 LMH0394。但在對同軸線纜進行均衡時，LMH0394 更好。

當數據速率達到 12Gbps，比如 Ultra-HD（4K 視頻），此時損耗就與介質無關，因為介電損耗將占據主導。LMH1256 四通道 12G UHD-SDI 時鐘恢復器前端中的均衡器專為介電損耗進行了優化，在補償線纜損耗或背板損耗時能提供相同的性能。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

編輯：jq