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LVDS接口电路及设计(图)

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作者:司朝良 时间:2007-02-06 来源: 收藏
摘 要:本文介绍了lvds接口的基本原理和电特性,通过与其他接口技术进行对比,反映出lvds接口在高速数据传输应用方面的优势,并结合实例指出了lvds接口电路的设计原则。
关键词:低电压差分信号;电压摆幅;接口;驱动器;接收器

概述
  lvds接口又称rs-644总线接口,是20世纪90年代才出现的一种数据传输和接口技术。lvds即低电压差分信号,这种技术的核心是采用极低的电压摆幅高速差动传输数据,可以实现点对点或一点对多点的连接,具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点,其传输介质可以是铜质的pcb连线,也可以是平衡电缆。lvds在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高的系统中得到了越来越广泛的应用。目前,流行的lvds技术规范有两个标准:一个是tia/eia(电讯工业联盟/电子工业联盟)的ansi/tia/eia-644标准,另一个是ieee 1596.3标准。

  1995年11月,以美国国家半导体公司为主推出了ansi/tia/eia-644标准。1996年3月,ieee公布了ieee 1596.3标准。这两个标准注重于对lvds接口的电特性、互连与线路端接等方面的规范,对于生产工艺、传输介质和供电电压等则没有明确。lvds可采用cmos、gaas或其他技术实现,其供电电压可以从+5v到+3.3v,甚至更低;其传输介质可以是pcb连线,也可以是特制的电缆。标准推荐的最高数据传输速率是655mbps,而理论上,在一个无衰耗的传输线上,lvds的最高传输速率可达1.923gbps。


lvds接口的原理及电特性
  一个简单的lvds传输系统由一个驱动器和一个接收器通过一段差分阻抗为100ω的导体连接而成,如图1所示。驱动器的电流源(通常为3.5ma)来驱动差分线对,由于接收器的直流输入阻抗很高,驱动器电流大部分直接流过100ω的终端电阻,从而在接收器输入端产生的信号幅度大约350mv 。通过驱动器的开关,改变直接流过电阻的电流的有无,从而产生“1”和“0”的逻辑状态。在有些最新生产的lvds接收器中,100ω左右的电阻直接集成在片内输入端上了,如maxim公司的max9121/9122等。

  在lvds系统中,采用差分方式传送数据,有着比单端传输方式更强的共模噪声抑制能力。道理很简单,因为一对差分线对上的电流方向是相反的,当共模方式的噪声耦合到线对上时,在接收器输入端产生的效果是相互抵消的,因而对信号的影响很小。这样,就可以采用很低的电压摆幅(见表1)来传送信号,从而可以大大提高数据传输速率和降低功耗。

  表1是lvds驱动器的主要电特性参数,

参数
 意义
最小值
最大值
单位
vod
 差分输出电压
247
454
mv
vos
 输出偏置电压
1.125
1.375
v
△vod
 vod变化量绝对值
50
mv
△vos
 vos变化量绝对值
50
mv
isa,isb
 短路电流
24
ma
tr/tr
 输出上升时间/下降时间(≥2000mbps)
 输出上升时间/下降时间(≤2000mbps)
0.26
0.26
1.5
脉冲宽度的30%
ns

  表2是接收器的主要电特性参数。

参数
 意义
最小值
最大值
单位
iin
输入电流
20
μa
vth
阈值电压


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