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LVDS技術(shù)及其在多信道高速數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用
摘要:介紹LVDS技術(shù)及其在雷達系統(tǒng)中的應(yīng)用,應(yīng)用LVDS技術(shù)解決雷達系統(tǒng)中多信道、高速數(shù)據(jù)的傳輸問題。關(guān)鍵詞:LVDS 數(shù)據(jù)傳輸 PCB 阻抗匹配
在被稱為信息時代的今天,為適應(yīng)信息化的高速發(fā)展,高速處理器、多媒體、虛擬現(xiàn)實以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對信號的帶寬要求越來越大,多信道應(yīng)用日益普及,所需傳送的數(shù)據(jù)量越來越大,速度越來越快。目前存在的點對點物理層接口如RS-422、RS-485、SCSI以及其它數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn),由于其在速度、噪聲/EMI、功耗、成本等方面所固有的限制越來越難以勝任此任務(wù)。在轉(zhuǎn)達領(lǐng)域,隨著技術(shù)的發(fā)展,新體制雷達的出現(xiàn)和普及,如DBF體制雷達、相控陣?yán)走_等,所需處理的信號帶寬和信號通道數(shù)大幅度增加,同樣面臨著大數(shù)據(jù)量的傳輸問題。因此采用新的技術(shù)解決I/O接口總是成為必然趨勢,LVDS這種高速低功耗接口標(biāo)準(zhǔn)為解決這一瓶頸問題提供了可能。目前LVDS技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用日益普及,本文結(jié)合雷達中的數(shù)據(jù)傳輸特點介紹LVDS技術(shù),分析LVDS技術(shù)在雷達中的應(yīng)用前景。
1 LVDS技術(shù)介紹
LVDS(LOW VOLTAGE DIFFERENTIAL SIGNALING)是一種小振幅差分信號技術(shù),使用非常低的幅度信號(約350mV)通過一對差分PCB走線或平衡電纜傳輸數(shù)據(jù)。它允許單個信道傳輸速率達到每秒數(shù)百兆比特,其特有的低振幅及恒流源模式驅(qū)動只產(chǎn)生極低的噪聲,消耗非常小的功率。同時,LVDS也是對高速/低功耗數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋多任務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn),在ANSI/TIA/EIA-644-1995標(biāo)準(zhǔn)中被標(biāo)準(zhǔn)化。
1.1 LVDS工作原理
圖1為LVDS的原理簡圖,其驅(qū)動器由一個恒流源(通常為3.5mA)驅(qū)動一對差分信號線組成。在接收端有一個高的直流輸入阻抗(幾乎不會消耗電流),所以幾乎全部的驅(qū)動電流將流經(jīng)100Ω的終端電阻在接收器輸入端產(chǎn)生約350mV的電壓。當(dāng)驅(qū)動狀態(tài)反轉(zhuǎn)時,流經(jīng)電阻的電流方向改變,于是在接收端產(chǎn)生一個有效的"0"或"1"邏輯狀態(tài)。
1.2 LVDS技術(shù)的特點
LVDS技術(shù)之所以能夠解決目前物理層接口的瓶頸,正是由于其在速度、噪聲/EMI、功耗、成本等方面的優(yōu)點。
1.2.1 高速傳輸能力
LVDS技術(shù)的恒流源模式低擺幅輸出意味著LVDS能高速驅(qū)動,例如:對于點到點的連接,傳輸速率可達800Mbps;對于多點互連FR4背板,十塊卡作為負載插入總線,傳輸速率可達400Mbps。
1.2.2 低噪聲/低電磁干擾
LVDS信號是低擺幅的差分信號。眾所周知,差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸方式比單線數(shù)據(jù)傳輸對共模輸入噪聲有更強的抵抗能力,在兩條差分信號線上電流以方向及電壓振幅相反,噪聲以共模方式同時耦合到兩條線上。而接收端只關(guān)心兩信號的差值,于是噪聲被抵消。由于兩條信號線周圍的電磁場也相互抵消,故比單線信號傳輸電磁輻射小得多。而且,恒流源驅(qū)動模式不易產(chǎn)生振鈴和切換尖鋒信號,進一步降低了噪聲。
1.2.3 低功耗
(1)LVDS器件是用CMOS工藝實現(xiàn)的,這就提供了低的靜態(tài)功耗;
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