數(shù)百Mbps數(shù)百米：擴(kuò)展LVDS的傳輸距離
2004年11月A版
由于低壓差分信號傳輸 (LVDS) 技術(shù)可以支持較高的數(shù)據(jù)傳輸速度,而且功耗遠(yuǎn)比同類技術(shù)低,因此漸漸成為廠商普遍采用的差分接口標(biāo)準(zhǔn)。市場上很多產(chǎn)品都需要在低功率的操作環(huán)境下進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸,只要采用 LVDS 技術(shù),便可確保所開發(fā)的新產(chǎn)品能夠支持高達(dá)數(shù)百 Mpbs 的數(shù)據(jù)傳輸速度。
我們現(xiàn)在甚至可以將 LVDS 技術(shù)整合到串行/解串器等集成電路之內(nèi)。這個發(fā)展趨勢顯示,任何系統(tǒng)都可充分利用 LVDS 接**術(shù),以確保數(shù)據(jù)可在芯片之間、插卡之間、機(jī)架到機(jī)架之間、機(jī)柜到機(jī)柜之間傳遞。雖然 LVDS 串行/解串器接口可以驅(qū)動不同機(jī)架之間的連接電纜,但電纜的長度受到一定的限制,一般短至只有幾英_ (芯片與芯片之間),最長則不超過幾米。但目前許多系統(tǒng)都需要加強(qiáng)長距離傳送數(shù)據(jù)的能力,以確�？梢岳瞄L達(dá) 100 米以上的電纜傳送數(shù)據(jù)。對于系統(tǒng)設(shè)計工程師來說,電纜加長之后,他們便要解決多個長距離傳送的設(shè)計問題。本文主要討論如何擴(kuò)大 LVDS 技術(shù)的數(shù)據(jù)傳送范圍,以滿足長距離傳送的要求,文中建議的辦法是采用高速串行數(shù)字接口(SDI)自適應(yīng)電纜均衡器及電纜驅(qū)動器芯片。
系統(tǒng)之間的信號傳輸
串行電纜傳送系統(tǒng)通常采用同軸電纜或雙絞線。無論采用什么類型的電纜,信號在傳送過程中都會出現(xiàn)大幅衰減,衰減程度取決于數(shù)據(jù)傳輸率 (頻率) 及電纜長度。經(jīng)由電纜傳送的低電壓差分信號也會同樣出現(xiàn)的衰減情況,因此這類信號只適用于短距離的傳送。圖1 圖中所示的通信通道采用 10 位的 LVDS 串行/解串器以及串行數(shù)字接口電纜驅(qū)動器/均衡器芯片組驅(qū)動經(jīng)由同軸電纜傳送的信號。
系統(tǒng)若采用沒有信號調(diào)節(jié)功能的 LVDS 芯片,電纜的長度一般不能超過幾米。但這些系統(tǒng)只要采用設(shè)有驅(qū)動器預(yù)加重功能和接收器均衡功能的 LVDS 集成電路,電纜的長度便可長達(dá) 15 至 20 米。采用 LVDS 接口芯片的系統(tǒng)如果必須進(jìn)行長距離的數(shù)據(jù)傳送 (數(shù)十米以至數(shù)百米),便應(yīng)采用專為驅(qū)動較長電纜而設(shè)的芯片,并將之搭配 LVDS 芯片一起使用,以便互相支持。圖 1 所示的便是這類系統(tǒng)的傳輸通道。
這條傳輸通道采用美國國家半導(dǎo)體 10 位的串行/解串器 (DS92LV1021A 和 DS92LV1212A) 以及串行數(shù)字接口電纜驅(qū)動器/均衡器芯片組 (CLC001 和 CLC012)。這組串行/解串器可以縮小連接器及電纜的體積,有助降低系統(tǒng)成本。此外,這組串行/解串器還可充分利用低電壓差分信號傳輸?shù)膬?yōu)點,例如卓越的抗噪音干擾能力、低功率操作、低電磁干擾、更寬松的退耦規(guī)定以及簡單的終端設(shè)計。圖2 圖中所示的通信通道利用 10 位的 LVDS 串行/解串器以及串行數(shù)字接口電纜驅(qū)動器/均衡器芯片組驅(qū)動經(jīng)由雙絞線電纜傳送的信號。
