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用电容实现LVDS连接交流耦合的设计分析

上网日期: 2008年01月15日 ?? 作者: John Guy ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:交流耦合? LVDS? AC-Coupling?

LVDS(低压差分信号)是物理层数据接口标准,由TIA/EIA-6?4和IEEE 1596.3标准定义,主要为在平衡阻抗可控的100Ω介质上实现高速、低功耗和低噪声点对点通信而设计。与其它差分信号标准一样,LVDS由于消除了电磁辐射,它比单端信号辐射的噪声要低得多。同时外部噪声作为共模信号耦合到两条线上,被作为共模信号抑制掉,因此它的抗噪声能力比单端信号要强得多。另外,LVDS驱动器的输出采用电流驱动方式,与其它差分信号标准中电压驱动相比较,它减少了地线回流,消除了浪涌电流。降低电压摆幅(只有±350mV,PECL是±800mV,RS-422是2V)使LVDS能达到与PECL(>800Mbps)等同的数据速率,而功耗只有PECL的十分之一。

LVDS的高速、低功耗和低噪声特性使其成为电信和网络设备的背板互连、3G蜂窝电话基站中机架内部的互连、数字视频接口等应用的理想选择。除上述优点外,LVDS串行器和解串器(图1)还为系统设计节省了大量的空间和金钱。采用这种方案可以把互连密度降低5倍,在3G及其它具有大量板卡的通信应用中,节省大量的空间和费用。

使用电容实现LVDS数据连接的交流耦合有很多益处,比如电平转换、去除共模误差以及避免输入电压故障的发生。本文不仅介绍了电容的适当选型,也为和终端拓扑提供指导,同时也讨论了共模故障分析的问题。

LVDS逻辑输入是众多现有逻辑标准的一种。只要信号源可以为LVDS输入提供足够的幅度,典型值为差分100mV Vp-p,采用交流耦合就可以提供所需的电平转换。图2描述了一个负压ECL逻辑经交流耦合后将信号转换到LVDS逻辑的电路图。

优化共模电压

交流耦合LVDS的另外一个优点是允许接收IC设置其最优的共模电压。图3展示了一个典型的LVDS输入电路。一个通常为1.2V的内部参考电压为两个高阻端接电阻提供偏置。如果输入是交流耦合,接收IC可以将允许共模电压设置为内部的偏置电平。

过压保护

LVDS信号在汽车电子的串行解串器(SerDes)链路中总是采用交流耦合,因为这种配置可以防止汽车电池短路。对于任何通过电源配线槽的信号线,一个基本要求是必须能够忍受与电池电压短路而不损坏。采用交流耦合的LVDS链路,当耦合电容充电到电池电压时,仅仅会有一个短暂的大电流脉冲。电流的幅度峰值是短路时实际阻抗的函数。电流毛刺的持续时间是耦合电容以及LVDS输入输出保护结构的函数。虽然SerDes链路在短路时并不工作,但当短路故障解除后可恢复工作。

图1:串行器-解串器典型应用电路。
图1:串行器-解串器典型应用电路。

  

图2:ECL-LVDS电平转换配置。
图2:ECL-LVDS电平转换配置。

图3:LVDS输入偏置电路。
图3:LVDS输入偏置电路。

  

图4:LVDS端接电路。
图4:LVDS端接电路。

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