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LVDS接口電路及設(shè)計(jì)(圖)

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作者:司朝良 時(shí)間:2007-02-06 來源: 收藏
摘 要:本文介紹了lvds接口的基本原理和電特性,通過與其他接口技術(shù)進(jìn)行對(duì)比,反映出lvds接口在高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì),并結(jié)合實(shí)例指出了lvds接口電路的設(shè)計(jì)原則。
關(guān)鍵詞:低電壓差分信號(hào);電壓擺幅;接口;驅(qū)動(dòng)器;接收器

概述
  lvds接口又稱rs-644總線接口,是20世紀(jì)90年代才出現(xiàn)的一種數(shù)據(jù)傳輸和接口技術(shù)。lvds即低電壓差分信號(hào),這種技術(shù)的核心是采用極低的電壓擺幅高速差動(dòng)傳輸數(shù)據(jù),可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接,具有低功耗、低誤碼率、低串?dāng)_和低輻射等特點(diǎn),其傳輸介質(zhì)可以是銅質(zhì)的pcb連線,也可以是平衡電纜。lvds在對(duì)信號(hào)完整性、低抖動(dòng)及共模特性要求較高的系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前,流行的lvds技術(shù)規(guī)范有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn):一個(gè)是tia/eia(電訊工業(yè)聯(lián)盟/電子工業(yè)聯(lián)盟)的ansi/tia/eia-644標(biāo)準(zhǔn),另一個(gè)是ieee 1596.3標(biāo)準(zhǔn)。

  1995年11月,以美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司為主推出了ansi/tia/eia-644標(biāo)準(zhǔn)。1996年3月,ieee公布了ieee 1596.3標(biāo)準(zhǔn)。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)注重于對(duì)lvds接口的電特性、互連與線路端接等方面的規(guī)范,對(duì)于生產(chǎn)工藝、傳輸介質(zhì)和供電電壓等則沒有明確。lvds可采用cmos、gaas或其他技術(shù)實(shí)現(xiàn),其供電電壓可以從+5v到+3.3v,甚至更低;其傳輸介質(zhì)可以是pcb連線,也可以是特制的電纜。標(biāo)準(zhǔn)推薦的最高數(shù)據(jù)傳輸速率是655mbps,而理論上,在一個(gè)無衰耗的傳輸線上,lvds的最高傳輸速率可達(dá)1.923gbps。


lvds接口的原理及電特性
  一個(gè)簡(jiǎn)單的lvds傳輸系統(tǒng)由一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器通過一段差分阻抗為100ω的導(dǎo)體連接而成,如圖1所示。驅(qū)動(dòng)器的電流源(通常為3.5ma)來驅(qū)動(dòng)差分線對(duì),由于接收器的直流輸入阻抗很高,驅(qū)動(dòng)器電流大部分直接流過100ω的終端電阻,從而在接收器輸入端產(chǎn)生的信號(hào)幅度大約350mv 。通過驅(qū)動(dòng)器的開關(guān),改變直接流過電阻的電流的有無,從而產(chǎn)生“1”和“0”的邏輯狀態(tài)。在有些最新生產(chǎn)的lvds接收器中,100ω左右的電阻直接集成在片內(nèi)輸入端上了,如maxim公司的max9121/9122等。

  在lvds系統(tǒng)中,采用差分方式傳送數(shù)據(jù),有著比單端傳輸方式更強(qiáng)的共模噪聲抑制能力。道理很簡(jiǎn)單,因?yàn)橐粚?duì)差分線對(duì)上的電流方向是相反的,當(dāng)共模方式的噪聲耦合到線對(duì)上時(shí),在接收器輸入端產(chǎn)生的效果是相互抵消的,因而對(duì)信號(hào)的影響很小。這樣,就可以采用很低的電壓擺幅(見表1)來傳送信號(hào),從而可以大大提高數(shù)據(jù)傳輸速率和降低功耗。

  表1是lvds驅(qū)動(dòng)器的主要電特性參數(shù),

參數(shù)
 意義
最小值
最大值
單位
vod
 差分輸出電壓
247
454
mv
vos
 輸出偏置電壓
1.125
1.375
v
△vod
 vod變化量絕對(duì)值
50
mv
△vos
 vos變化量絕對(duì)值
50
mv
isa,isb
 短路電流
24
ma
tr/tr
 輸出上升時(shí)間/下降時(shí)間(≥2000mbps)
 輸出上升時(shí)間/下降時(shí)間(≤2000mbps)
0.26
0.26
1.5
脈沖寬度的30%
ns

  表2是接收器的主要電特性參數(shù)。

參數(shù)
 意義
最小值
最大值
單位
iin
輸入電流
20
μa
vth
閾值電壓


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