LVDC輸入電平
低壓差分發(fā)信(LVDS)系統(tǒng)(見圖1)運行在高數(shù)據(jù)率。這些系統(tǒng)在無噪聲干擾和VCC穩(wěn)定性方面非同一般,它們?yōu)閮牲c間快速獲得數(shù)據(jù)提供一種簡易方法。LVDS系統(tǒng)其中一個設(shè)計參量是提供給LVDS驅(qū)動器輸入的信號電平。重要的是在閾值電平附近(此時驅(qū)動呂在狀態(tài)間開關(guān)轉(zhuǎn)換輸出)使LVDS驅(qū)動器的高電平和低電平輸入保持平衡(對稱)。
非對稱輸入影響
非對稱輸入影響很容易看到。如圖2所示。當(dāng)輸入不在驅(qū)動器VTHRES開關(guān)轉(zhuǎn)換電平中心時,接收器輸出明顯出現(xiàn)失真。
LVDS電平規(guī)范
到3.3V LVDS線驅(qū)動器的輸入電平對于邏輯0為0.0VDC到0.8VDC、對于邏輯1為2.0VDC到3.0VDC。0.8VDC和2.0VDC之間的輸入電平公平定義,這意味著驅(qū)動的開關(guān)轉(zhuǎn)換閾值電平也未定義,但這是不難確定的。加一時鐘信號到系統(tǒng)并調(diào)節(jié)輸入電平VIH和VIL,監(jiān)視50%占空因數(shù)的接收器輸出,得到圖3所示的數(shù)據(jù)。圖3中所示的VTHRES值是從VIH和VIL輸入電平計算的。注意,這可看做為輸入靈敏度,不僅僅適合LVDS驅(qū)動器,也適合整個LVDS系統(tǒng)。計算結(jié)果表明接近1.35VDC的VTHRES與數(shù)據(jù)(或時鐘)率無關(guān)。
幅度和補償
圖4示出當(dāng)輸入電平正在輸入閾值中心時的驅(qū)動器輸出。通道1波形(接近52%占空因數(shù))是VIH=2.35VDC和VIL=0.35V時的驅(qū)動器輸出,這靠近1.35V閾值附近的中心。注意,圖4中通道2波形(接近60%占空因數(shù))。這示出對輸入VIH=2.5VDC和VIL=0.5VDC的驅(qū)動器輸出響應(yīng)。這仍然為2.0Vpp幅度,但中心在1.5VDC。結(jié)果是在輸出稍微"不對稱"。邏輯1寬度增加大約640psec,這是靠犧牲邏輯0的寬度。
當(dāng)采用脈沖分布時,這種不對稱不是問題,因為上升和下降沿是清楚和穩(wěn)定的。高速時鐘信號是相當(dāng)滿意的方波(50%占空因數(shù)),但當(dāng)傳送數(shù)據(jù)(此例為200Mbps)時這種不對稱可能成為問題。在200Mbps,每個數(shù)據(jù)位應(yīng)為5ns寬,圖4結(jié)果示出通道2波形0位為4.36ns(5.0ns~0.64ns)寬、1位為5.64ns(5.0ns+0.64ns)寬。0和1之間的差為1.28ns,對于VIH=2.5VDC和VIL=0.5VDC,這很符合規(guī)格要求。
只要輸入處在輸入閾值中心附近,其輸出將保持正確的占空因數(shù)和位寬度。在圖5中,通道1是當(dāng)輸入幅度為1.5VDC、補償為1.35VDC(VIH=2.1VDC,VIL=0.6VDC)時的驅(qū)動器輸出。通道2是輸入幅度降到0.5VDC、補償1.35VDC不變化(現(xiàn)在VIH=1.85V,VIL=0.85V)時的驅(qū)動器輸出。對于傳播延遲或驅(qū)動器占空因數(shù)漂移沒有明顯的不同。這些輸入電平不滿足LVDS規(guī)格,但工作很好。
為什么占空因數(shù)變化
此問題的答案示于圖6。在圖6(A)中,輸出電平在閾值中心之上,這導(dǎo)致正占空因數(shù)增加。在圖6(B)中,輸入處在閾值中心處,使占空因數(shù)為50%/50%。在圖6(C)中,輸入電平中心低于閾值,導(dǎo)致正占空因數(shù)減小。圖6(C)也示出驅(qū)動器對輸入信號的響應(yīng)。對于NR2數(shù)據(jù)流、占空因數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為0和1寬度之間的差。
閾值調(diào)節(jié)
閾值不能調(diào)節(jié),但輸入電平可調(diào)節(jié)。圖3中數(shù)據(jù)表明:甚至在高發(fā)信率,LVDS驅(qū)動器的輸入靈敏度大約為300mV(小于較慢的發(fā)信率)。這意味著在驅(qū)動器輸入加上一個電阻分壓器來調(diào)節(jié)輸入信號是可能的。
筆者用VIH=3.5V和VIL=0.5VDC(幅度=3.0V,補償=2.0VDC)仿真100MHz時鐘分配系統(tǒng)。為使補償電壓降到接近驅(qū)動器的閾值電壓,加入圖7所示的電阻器分壓器網(wǎng)絡(luò)。
該分壓器使補償從2.0V降到1.4V,非常接近于驅(qū)動器閾值電壓。它也使輸入幅度降低30%,使VIH=2.46VDC和VIL=0.35VDC。
在任何傳輸系統(tǒng)中,到驅(qū)動器的輸入電平是影響線接收器信號輸出質(zhì)量的因素之一。對于任何驅(qū)動器,RS-422,LVDS,SCSI等都是這樣。
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