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均衡器 PCB 线缆
作者：Mark Sauerwald 德州仪器
在用户访问www.ti.com 时，在搜索框中输入“均衡器”一词时，会发现两类截然不同的产品。一类是像 LMH0394 这样的自适应线缆均衡器，而另一类则是 DS32EV100，即所谓的可编程单一均衡器。这两类均衡器之间有什么区别，是否能用一种均衡器替换另一种？下面我来说明一下。
在通过传输介质（线缆或 PCB 线迹）发送信号时，存在两种类型的损耗：一种是集肤效应损耗，另一种是介电损耗。集肤效应产生的原因是电场渗入导体的深度与 1/√ω 成比例，引起导体有效厚度随频率增大而缩小。
集肤效应会造成与频率的平方根成比例的衰减。介电损耗来自围绕导体的电场对导体周围的绝缘体的加热效应。对 PCB 线迹来说，就是指 PCB 材料本身。对于线缆而言，就是导体周边的绝缘体。
图1：线缆（双同轴 — 实心线）和 FR4 PCB 线迹（点线路）的损耗说明在高频率下衰减与频率的关系十分近似。
介电损耗也会带来衰减，这种衰减与频率成比例。在低频下起主导作用的是集肤效应，但由于介电损耗随频率速度快于集肤效应损耗而不断增长，到某个点介电损耗就会占据主导。发生这种转换的频率由介质决定。对于 Belden 1694A 等 75 Ohm 同轴线缆而言，转换点在大约 2GHz。意思是对 SD-SDI 和 HD-SDI 来说，集肤效应损耗是您唯一需要考虑的损耗。在 3Gbps 时，某些信号内容会超越该 2GHz 转换点，因此应当考虑使用 LMH0394 等均衡器来确保最佳性能。不过 LMH0394 仍然为补偿 √ω 集肤效应损耗进行了大量优化。
对 PCB 线迹或双绞线缆等介质而言，介电损耗起始要高得多，所以转换点的频率也要低得多，而且介电损耗占主导。DS32EV100 专为补偿介电损耗进行了优化，在用于背板均衡时性能明显优于 LMH0394。但在对同轴线缆进行均衡时，LMH0394 更好。
当数据速率达到 12Gbps，比如 Ultra-HD（4K 视频），此时损耗就与介质无关，因为介电损耗将占据主导。LMH1256 四通道 12G UHD-SDI 时钟恢复器前端中的均衡器专为介电损耗进行了优化，在补偿线缆损耗或背板损耗时能提供相同的性能。这就说明新一代视频接口将拥有“一种尺寸满足所有需求”的均衡器。
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