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            LVDS接口電路及設計(圖)

            ——
            作者:司朝良 時間: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)進行對比,反映出lvds接口在高速數(shù)據(jù)傳輸應用方面的優(yōu)勢,并結(jié)合實例指出了lvds接口電路的設計原則。
            關(guān)鍵詞:低電壓差分信號;電壓擺幅;接口;驅(qū)動器;接收器

            概述
              lvds接口又稱rs-644總線接口,是20世紀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,這種技術(shù)的核心是采用極低的電壓擺幅高速差動傳輸數(shù)據(jù),可以實現(xiàn)點對點或一點對多點的連接,具有低功耗、低誤碼率、低串擾和低輻射等特點,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在對信號完整性、低抖動及共模特性要求較高的系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應用。目前,流行的lvds技術(shù)規(guī)范有兩個標準:一個是tia/eia(電訊工業(yè)聯(lián)盟/電子工業(yè)聯(lián)盟)的ansi/tia/eia-644標準,另一個是ieee 1596.3標準。

              1995年11月,以美國國家半導體公司為主推出了ansi/tia/eia-644標準。1996年3月,ieee公布了ieee 1596.3標準。這兩個標準注重于對lvds接口的電特性、互連與線路端接等方面的規(guī)范,對于生產(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。標準推薦的最高數(shù)據(jù)傳輸速率是655mbps,而理論上,在一個無衰耗的傳輸線上,lvds的最高傳輸速率可達1.923gbps。


            lvds接口的原理及電特性
              一個簡單的lvds傳輸系統(tǒng)由一個驅(qū)動器和一個接收器通過一段差分阻抗為100ω的導體連接而成,如圖1所示。驅(qū)動器的電流源(通常為3.5ma)來驅(qū)動差分線對,由于接收器的直流輸入阻抗很高,驅(qū)動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)生的信號幅度大約350mv 。通過驅(qū)動器的開關(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的共模噪聲抑制能力。道理很簡單,因為一對差分線對上的電流方向是相反的,當共模方式的噪聲耦合到線對上時,在接收器輸入端產(chǎn)生的效果是相互抵消的,因而對信號的影響很小。這樣,就可以采用很低的電壓擺幅(見表1)來傳送信號,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變化量絕對值
            50
            mv
            △vos
             vos變化量絕對值
            50
            mv
            isa,isb
             短路電流
            24
            ma
            tr/tr
             輸出上升時間/下降時間(≥2000mbps)
             輸出上升時間/下降時間(≤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)。

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              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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