几种典型LVDS接口电路设计分析

本文探讨了LVDS接口电路的设计,包括与PECL、LVPECL、CML、RS-422和单端器件的接口实现,强调了电阻网络在不同电压标准间转换的作用,以及接口电路的限制和优化方法。
  低电压差分信号( 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广泛的应用。本文针对LVDS与其他几种接口标准之间的连接,对几种典型的LVDS接口电路进行了讨论。

   如今对高速数据传输的需求正推动着接口技术向高速、串行、差分、低功耗以及点对点接口的方向发展,而低电压差分信号(LVDS)具备所有这些特性。Pericom半导体公司可提供多种LVDS驱动器、接收器以及时钟分配缓冲器芯片。

   本文将讨论LVDS与正射极耦合逻辑(LVPECL中继器/转换器">PECL)、低电压正射极耦合逻辑(LVPECL)、电路模式逻辑(CML)、RS-422以及单端器件之间采用电阻网络的接口电路设计。

   因为各厂商所提供的驱动器与接收器的结构不一样,所以本文提供的电路仅供设计时参考。设计者需要对电路进行验证,并调节电路中的电阻和电容值以获得最佳性能。

图1:PECL/LVPECL到LVDS的接口电路。

图2:调整电路,R1=(VR1+R1a),R2=(VR2+R2a),R3=(VR3+R3a)。

电阻分压器的计算

   表1列出了本文所采用的不同接口标准的工作电压。为使PECL和LVPECL接口标准能与Pericom

### 接口电路设计概述 接口电路设计是硬件设计中的重要组成部分,其目的是实现不同模块之间的数据交换和信号传递。常见的接口电路设计包括 USB、LVDS 和其他高速串行接口等。 #### USB 接口电路设计 USB 是一种广泛使用的通用串行总线标准,用于连接计算机和其他外部设备。对于 USB2.0 的设计,通常需要关注以下几个方面: - **基本架构**:USB2.0 设计可以通过简单的框图表示,其中包含 MCU 控制单元、USB 收发器以及 ESD 防护器件[^2]。 - **EMI 抑制**:为了减少电磁干扰 (EMI),可以在 PCB 布局中优化走线长度并加入屏蔽层。 - **USB3.0 差异**:相较于 USB2.0,USB3.0 在 TX 端增加了 AC 耦合电容,用于消除直流偏置的影响,从而提高通信可靠性[^2]。 以下是 USB2.0 接口的一个简化示例电路: ```circuitikz \begin{circuitikz} \draw (0,0) node[left]{MCU} -- (2,0); \draw (2,0) to[short,o-o] (4,0) node[right]{USB}; \draw (3,0.5) node{ESD Protection}; \end{circuitikz} ``` #### LVDS 接口电路设计 LVDS(Low-Voltage Differential Signaling)是一种低摆幅差分信令技术,适用于高带宽应用场合。它的核心特点如下: - **工作原理**:通过驱动器控制 100Ω 匹配电阻上的电流流向来定义逻辑状态,“1” 表示正向电流流动,“0” 则相反[^4]。 - **优点**:相比传统 TTL/CMOS 信号,LVDS 提供更低的功耗、更高的抗噪能力和更快的数据传输速度[^3]。 - **注意事项**:在实际设计过程中需特别注意终端匹配电阻的选择及其放置位置,以避免反射效应引起信号失真[^3]。 下面展示了一个典型的单通道 LVDS 发送端配置实例: ```circuitikz \begin{circuitikz}[scale=0.8] % Driver Output Pins \draw (-1,-1) node[left]{Driver Out+}; \draw (-1,+1) node[left]{Driver Out-}; % Matching Resistor Network \draw (+0,-1) -- ++(2,0); \draw (+0,+1) -- ++(2,0); % Receiver Input Pins with High Impedance Modelled as Open Circuits Here For Simplicity. \draw[dashed] (2,-1)--++(.5,.5)-|+(+.5,.5)--++(-.5,.5)|-(2,+1); % Label Match Resistance Value Near Center Point Between Two Lines Above Itself As Well Below To Show Symmetry Around Ground Plane Reference Line At Zero Volts Potential Difference Across Terminals Of Each Pair Respectively When No Current Flows Through Them During Idle State Conditions Only! \path [anchor=south west](1cm ,-.7ex )node{\tiny$ R_{match}=100\Omega $}; \end{circuitikz} ``` ### 总结 无论是 USB 还是 LVDS 接口,在进行具体实施前都需要充分理解各自的技术规格书,并遵循相应的电气特性参数设定指南完成最终产品开发流程。此外还需要考虑到诸如成本效益分析等因素综合评估最佳解决方案选项之一可能就是采用现成可用的标准芯片组方案而非自行定制化ASIC等方式来进行项目执行操作过程管理等工作环节安排部署落实到位情况如何等等诸多细节之处均不可忽视遗漏掉任何一个关键要素才行哦!
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