Высокоскоростной интерфейс LVDS

January 18, 2011 by admin Комментировать »

Интерфейс LVDS – технология передачи данных дифференциальными сигналами малых напряжений ( Low Voltage Differential Signaling ). Для передачи сигналов используются малые перепады дифференциального напряжения ( до 350 мВ ) на двух линиях печатной платы или симметричного кабеля (рис. 2.40). Малые перепады напряжений и токовый выход передатчика обеспечивают малый уровень шумов и небольшую потребляемую мощность при скорости передачи данных до сотен мегабит в секунду на расстоянии до десятков метров. Первоначально интерфейс создавался для конфигураций "точка-точка", но допускаются и многоточечные конфигурации: один передатчик – много приемников. Интерфейс разработан фирмой National Semiconductor и был утвержден как стандарт ANSI/TIA/EIA-644. Стандарт не определяет логическую организацию, алгоритмы управления и форматы данных.

Рис. 2.40. Интерфейс LVDS

Стандарт интерфейса LVDS определяет электрические характеристики физического уровня, ряд параметров не задаются жестко, что позволяет варьировать их в определенных пределах для разных областей применения. Максимальная скорость передачи данных зависит от типа линий связи и ее длины. Линия связи должна быть симметричной (незаземленной) и согласованной с резистором-терминатором на конце линии, рекомендуемое волновое сопротивление – 100 Ом. Предполагается, что линией связи могут быть симметричные проводники печатной платы или витая пара. Так как интерфейс предназначен для высокоскоростной передачи данных, характеристики всех компонентов должны строго соответствовать установленным требованиям.

Передатчик формирует в линии связи токовые посылки одинаковой амплитуды 3,5 мА и разных направлений для 0 и 1 (рис. 2.40). Для стандартного терминатора сопротивлением 100 Ом – амплитуда импульсов напряжения 350 мВ (допустимый диапазон 250 – 450 мВ), длительности фронтов до 1,5 нс. Скорость передачи данных может достигать 655 Мбит/с, теоретический предел (при идеальной линии связи) – 1,9 Гбит/с. В настоящее время выпускаются различные интерфейсные интегральные схемы для реализации LVDS.

LVDS-канал состоит из передатчика, LVDS-приемника и соединительных линий — среды передачи, которая соединяет выход передатчика с входом приемника. Достигаемые скоростные параметры LVDS-канала определяются, кроме параметров приемника и передатчика, еще и соответствием среды передачи идеальным параметрам стандарта. При полном соответствии всех параметров легко достигается определенная стандартом скорость 622 Мбит/с. Мало того, уже существуют данные реальных тестовых испытаний, на которых достигается максимально возможная скорость передачи, превышающая 1 Гбит/c. Такие параметры достигаются при максимальном приближении к требуемым по стандарту значениям параметров среды передачи.

Среда передачи LVDS-канала состоит из трех элементов — соединительных линий на печатной плате, разъемов, соединяющих печатную плату с кабелем, или печатные платы между собой, и кабеля, по которому передаются LVDS-сигналы. Возможны варианты отсутствия одного или нескольких из этих элементов (параметры улучшаются) или повторения нескольких элементов (параметры ухудшаются). Но в любом случае все составляющие среды передачи, от выхода LVDS-передатчика до входа LVDS-приемника, должны образовывать согласованную систему с определенными параметрами. В табл. 2.6 приведены основные электрические параметры LVDS-интерфейса.

Таблица 2.6

Параметр

Наименование

Мин.

Макс.

Ед. изм.

Vod

Дифференциальное выходное напряжение

247

454

мВ

Vos

Опорное напряжение

1.125

1.375

В

DVod

Изменение VoD

 

50

мВ

DVos

Изменение VoS

 

50

мВ

ISB

Ток короткого замыкания

 

24

мА

Параметр

Наименование

Мин.

Макс.

Ед. изм.

tr, tf

Длительность выходного фронта/ спада для скорости 200 Мбит/c

0.26

1.5

нс

tr, tf

Длительность выходного фронта/ спада для скорости < 200 Мбит/c

0.26

30 % от ширины бита

нс

IlN

Входной ток приемника

 

20

мкА

vth

Изменение напряжения

 

±100

мВ

Vin

Диапазон входного напряжения

0

2.4

В

Наиболее простые микросхемы LVDS-интерфейса [www.ti.com]состоят из одного или двух приемников и одного или двух передатчиков (рис. 2.41. 2.42). Выводы DE и RE предназначены для активизации или запрещения передатчика и приемника.

Рис. 2.41. Функциональные схемы SN65LVDS179 (а), SN65LVDS180 (б)

Рис. 2.42. Функциональные схемы -SN65LVDS050 (а), SN65LVDS051 (б)

LVDS-передатчик SN65LV1023A состоит из входного регистра "защелки" и преобразователя 10 битного параллельного кода в последовательный, а SN65LV1224A представляет собой LVDS-приемник, состоящий из преобразователя последовательного 10-битного кода в параллельный и выходного регистра "защелки". С помощью пары этих микросхем легко реализовать удлинитель параллельного 10 битного порта (рис. 2.43). Максимальная тактовая частота, поддерживаемая микросхемами, находится в пределах от 10 МГц до 66 МГц.

LVDS-устройства SN65LVDS93 и SN65LVDS94 предназначены для построения удлинителя параллельного порта до 16 бит (рис. 2.44). Их функциональные схемы приведены на рис. 2.45 и рис. 2.46 соответственно. Полный список микросхем LVDS-интерфейса фирмы Texas Instruments содержит несколько десятков различных устройств, с ним можно познакомиться на сайте [www.ti.com].

Интегральные схемы LVDS фирмы MAXIM: MAX9110/ MAX9112 – одно/двух- канальные драйверы линий связи LVDS с ультра- низким дифференциальным фазовым сдвигом импульсов в корпусах SOT23; MAX9111/ MAX9113 – одно/двух- канальные приемники линий связи LVDS с ультранизким фазовым сдвигом импульсов в корпусах SOT23; MAX9157 – четырех- канальный шинный LVDS трансивер; MAX9159 -двухканальный приемник линий связи LVDS.

Рис. 2.43. Удлинитель 10-битного параллельного порта

Рис. 2.44. Удлинитель 16-битного параллельного порта на основе двух ИС LVDS

Рис. 2.45. Функциональная схема LVDS-передатчика SN65LVDS93

Рис. 2.46. Функциональная схема LVDS-приемника SN65LVDS94

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты