連接起來(lái)：高速 LVDS 比較器

在這篇文章中，我將研究使用 LVDS 接收器作為高速比較器，這在晶體振蕩器的輸出不是最佳的應(yīng)用中或在出廠設(shè)置中的光電檢測(cè)器電路中非常有用。

LVDS(Low Voltage Differential Signaling)是一種低振幅差分信號(hào)技術(shù)。它使用幅度非常低的信號(hào)(約350mV)通過(guò)一對(duì)差分PCB走線或平衡電纜傳輸數(shù)據(jù)。它能以高達(dá)數(shù)千Mbps的速度傳送串行數(shù)據(jù)。由于電壓信號(hào)幅度較低，而且采用恒流源模式驅(qū)動(dòng)，故只產(chǎn)生極低的噪聲，消耗非常小的功率，甚至不論頻率高低功耗都幾乎不變。此外，由于LVDS以差分方式傳送數(shù)據(jù)，所以不易受共模噪音影響。

在需要將時(shí)鐘分布在背板、電纜組件甚至復(fù)雜或大型主板上的應(yīng)用中，時(shí)鐘邊沿會(huì)受到介質(zhì)退化效應(yīng)的影響。這些效應(yīng)的產(chǎn)物可能是一個(gè)看起來(lái)更像正弦波而不是方波的時(shí)鐘。在這一點(diǎn)上，受損的時(shí)鐘可能無(wú)法用于終端設(shè)備，這意味著即將舉行額外的內(nèi)部設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)會(huì)議和董事會(huì)旋轉(zhuǎn)。

解決此問(wèn)題的一個(gè)簡(jiǎn)單解決方法是將 LVDS 接收器配置為高速比較器，方法是在其中一個(gè)輸入上放置靜態(tài)共模電壓，并將受損信號(hào)驅(qū)動(dòng)到相反的輸入。此 LVDS 實(shí)施的產(chǎn)品是一個(gè)完全擺動(dòng)的清理時(shí)鐘，現(xiàn)在可以分配給終端設(shè)備。圖 1 描述了 LVDS 電路設(shè)計(jì)，而圖 2 顯示了SN65LVDS4在 50 MHz 時(shí)的輸出。B 輸入連接到靜態(tài) 50 mV，A 輸入在 0 到 100 mV 之間擺動(dòng)。

圖 1：使用 LVDS 接收器改善振蕩器邊沿

圖2：50 MHz 時(shí)的SN65LVDS4輸出

●說(shuō)明: SN65LVDS4 是一款單通道、低電壓差分線路接收器，采用小型 UQFN 封裝。

●特性:

■旨在實(shí)現(xiàn)高信號(hào)傳輸速率：

▲500Mbps 接收器(1)線路的信號(hào)傳輸速率是指每秒鐘的電壓轉(zhuǎn)換次數(shù)，單位為 bps (每秒比特?cái)?shù))

■由 1.8V 或 2.5V 內(nèi)核電源供電

■采用 1.5mm × 2mm UQFN 封裝

■總線引腳靜電放電(ESD)保護(hù)等級(jí)超過(guò) 2kV (HBM)

■低電壓差分信令，可向一個(gè) 100 ? 負(fù)載提供 350V 的典型輸出電壓

■傳播延遲時(shí)間

▲典型值為 2.1ns (接收器)

■ 250MHz 頻率下的功耗

▲典型值為 40mW

■需要從外部提供故障安全保護(hù)

■差分輸入電壓閾值< 50mV

■可基于外部 VDD 引腳提供輸出電壓邏輯電平( 3.3V LVTTL 、 2.5V LVCMOS 和 1.8V LVCMOS )，無(wú)需外部電平轉(zhuǎn)換

LVDS 接收器可用作高速比較器的另一個(gè)應(yīng)用是紅外光光電檢測(cè)器電路。光電二極管是反向偏置的，通過(guò)二極管的漏電流根據(jù)二極管上是否存在光 (I L ) 或不存在光 (I D ) 而有所不同。圖 3 顯示了這種 LVDS 電路設(shè)計(jì)的示例。

圖 3：使用 LVDS 接收器的光電檢測(cè)器電路設(shè)計(jì)

對(duì)于此示例，假設(shè) I L為 30 μA，I D為 5 nA。如果 R 3值為 100 kΩ，您可以使用始終忠實(shí)的歐姆定律計(jì)算高電平和低電平電壓分別為 3 V 和 500 mV。接收器 B 輸入端的參考電壓為 V CC /2。當(dāng)光線被遮擋時(shí)，您將處于黑暗(ID)的情況，并且低電平將從SN65LVDS4接收器的 R 引腳輸出。沒有擋光時(shí)，有亮(I L )的情況， SN65LVDS4會(huì)注冊(cè)出高電平接收器的 R 引腳。像這樣的電路在工廠環(huán)境中可能很有用，其中罐頭或瓶子在裝瓶廠中通過(guò)傳感器飛行，并且需要一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)量生產(chǎn)率。