你的位置:首頁 > 互連技術(shù) > 正文

通過低電壓差分信號(LVDS)傳輸高速信號

發(fā)布時間:2017-05-19 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】ANSI EIA/TIA-644標(biāo)準(zhǔn)定義的低電壓差分信號(LVDS)非常適合包括時鐘分配、點對點以及多點之間的信號傳輸。低電壓差分信號(LVDS)非常適合時鐘分配、一點到多點之間的信號傳輸。本文描述了使用LVDS將高速信號分配到多個目的端的方法。
 
在一個數(shù)字系統(tǒng)中,當(dāng)各個子系統(tǒng)需要相同的參考時鐘源協(xié)同工作時,時鐘分配非常重要。例如,一個基站的數(shù)字信號處理單元(DSP),在大部分應(yīng)用中,必須由射頻處理單元同步。由鎖相環(huán)(PLL)產(chǎn)生所需的本振頻率,通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器鎖定到時鐘中心頻率上。同時,當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)中包含射頻接收回路時,時鐘(包括信號部分)必須盡可能降低傳輸過程中的電平輻射,使用較低的電平以避免干擾。
 
將高速信號傳輸?shù)讲煌康亩藭r,可以采用多種策略;在這些方案中有兩種極AC端形式:一、用1個源/驅(qū)動器驅(qū)動所有目標(biāo)端(稱為多節(jié)點傳輸);二、每個目標(biāo)端使用獨立的源/驅(qū)動器(稱為多路點到點傳輸)。圖1展示了利用兩種不同技術(shù)的傳輸方案的區(qū)別。在多節(jié)點傳輸方式中,需要一個具有足夠驅(qū)動能力的驅(qū)動器來驅(qū)動所有負(fù)載和傳輸介質(zhì)(電纜、連接器、背板等)。差分總線通常在最后一個接收器處根據(jù)特性阻抗進(jìn)行終端匹配。必須努力使總線上的各支路盡可能短,以避免影響信號的完整性。在電路板布線密度日益提高的今天,有些情況下很難控制分支長度。
 
通過低電壓差分信號(LVDS)傳輸高速信號
圖1. 多節(jié)點信號傳輸允許在單個發(fā)送器與多個接收器之間通訊,而多路點到點傳輸方式無需調(diào)整分支回路,消除了分支回路的潛在干擾問題。
 
相應(yīng)地,多路點到點傳輸方式使用了多個驅(qū)動器,只需明確點到點操作模式,每個驅(qū)動器只與單個接收器通信。采用這種設(shè)計架構(gòu)可以避免信號完整性問題,確保傳輸介質(zhì)的阻抗盡可能一致。
 
下面將要介紹的一款低抖動10端口LVDS轉(zhuǎn)接器MAX9150可以用于多路點到點信號傳輸。
 
MAX9150 LVDS轉(zhuǎn)接器
 
MAX9150適用于對電源功耗、電路板空間以及噪聲要求苛刻的高速數(shù)據(jù)或時鐘傳輸應(yīng)用。圖2中的IC能夠接收1路LVDS信號,并將其驅(qū)動至10路LVDS輸出。
 
通過低電壓差分信號(LVDS)傳輸高速信號
圖2. MAX9150 LVDS轉(zhuǎn)接器可以將接收到的輸入信號驅(qū)動至10路輸出,MAX9110則將其輸入端的CMOS信號轉(zhuǎn)換成差分信號,MAX9111將各自的LVDS差分信號轉(zhuǎn)換成CMOS電平信號。
 
MAX9150的輸入端可以接受幅值最小100mV、最大1V的差分信號,要求輸入信號電平在0至2.4V范圍內(nèi)。輸出端采用電流激勵產(chǎn)生5至9mA電流輸出。由于MAX9150輸出電流信號,輸出信號的差分電平范圍由外部終端電阻的阻值決定,每個差分輸出端設(shè)計為驅(qū)動50Ω負(fù)載,允許在兩端采用100Ω匹配的傳輸線上以點到點方式傳輸信號。器件具有120ps抖動(隨機性和確定性),應(yīng)用于對時序誤差敏感的高速互聯(lián)系統(tǒng)可保證通信的可靠性,尤其是編碼信號中嵌入的時鐘信息。高速開關(guān)確保400Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率和小于100ps的通道間偏差。MAX9150工作電源為3.3V,當(dāng)傳輸信號為400Mbps時最大電流消耗為160mA。通過低功耗關(guān)斷模式,可以將電源電流降低到60µA。當(dāng)沒有輸入驅(qū)動或出現(xiàn)開路、終端電阻失效或短路時,器件內(nèi)的失效保護(hù)電路可以將輸出端置為高電平。
 
表1強調(diào)了MAX9150的關(guān)鍵參數(shù)。
 
通過低電壓差分信號(LVDS)傳輸高速信號
表1. MAX9150的抖動指標(biāo)
 
Maxim的其它LVDS器件
 
表2列出了Maxim公司的一些LVDS器件,這些器件可以與MAX9150配合使用,也可以單獨使用。圖2給出了其中兩種器件與MAX9150配合使用的例子。在這個應(yīng)用中,MAX9110將CMOS電平轉(zhuǎn)換為LVDS信號提供給MAX9150,在傳輸線終端,采用SOT23封裝的MAX9111接收器將LVDS信號重新轉(zhuǎn)換到CMOS電平。
 
通過低電壓差分信號(LVDS)傳輸高速信號
表2. Maxim提供數(shù)量眾多的LVDS IC,包括接收器、驅(qū)動器、轉(zhuǎn)接器、交叉開關(guān)、總線串行器等
 
結(jié)論
 
當(dāng)信號傳輸速率達(dá)到數(shù)十到數(shù)百MHz時,相對于TTL信號傳輸方式,LVDS器件通常是一個更好的選擇。其差分特性從根本上增強了抗共模干擾能力,而且降低了噪聲。與其它傳輸方式(如ECL、CML等)相比,低功耗也是該傳輸方式的一個特色,當(dāng)然,電路的總體功耗通常取決于所選擇的端接技術(shù)?;贚VDS技術(shù)的集成電路適用于很多應(yīng)用,包括時鐘分配、高達(dá)400MHz以上的串行數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)?。上述Maxim的LVDS器件在傳輸這些信號時,僅產(chǎn)生很低的相位抖動和少量的功耗,具有極低的干擾。這里展示了兩種信號傳輸方式:多節(jié)點傳輸和多路點到點傳輸方式。每種傳輸方式都有自身的優(yōu)點和缺點。
 
MAX9150芯片構(gòu)成了高速數(shù)據(jù)或時鐘分配系統(tǒng)的核心,其它LVDS器件(如單路/多路驅(qū)動器等)用于完成電路的特定功能。Maxim也同樣提供LVDS交叉開關(guān)、總線串行器等。
 
本文來源于Maxim。
 
 
 
 
推薦閱讀:


MAX1169 ADC與PIC微控制器的接口
LVDS分離器簡化高速信號分配
LVDS實現(xiàn)3G基站的高速信號傳送
LED行業(yè)中的傳熱學(xué)問題之一——“熱阻”概念被濫用
2017年LED行業(yè)形勢如何?

 
 
要采購開關(guān)么,點這里了解一下價格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉