lvds技术及其在多信道高速数据传输中的应用

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1、LVDS技术及其在多信道高速数据传输中的应用摘要：介绍LVDS技术及其在雷达系统中的应用，应用LVDS技术解决雷达系统中多信道、高速数据的传输问题。关键词：LVDS数据传输PCB阻抗匹配在被称为信息时代的今天，为适应信息化的高速发展，高速处理器、多媒体、虚拟现实以及网络技术对信号的带宽要求越来越大，多信道应用日益普及，所需传送的数据量越来越大，速度越来越快。目前存在的点对点物理层接口如RS-422、RS-485、SCSI以及其它数据传输标准，由于其在速度、噪声/EMI、功耗、成本等方面所固有的限制越来越难以胜任此任务。在转达领域，随着技

2、术的发展，新体制雷达的出现和普及，如DBF体制雷达、相控阵雷达等，所需处理的信号带宽和信号通道数大幅度增加，同样面临着大数据量的传输问题。因此采用新的技术解决I/O接口总是成为必然趋势，LVDS这种高速低功耗接口标准为解决这一瓶颈问题提供了可能。目前LVDS技术在通信领域的应用日益普及，本文结合雷达中的数据传输特点介绍LVDS技术，分析LVDS技术在雷达中的应用前景。1LVDS技术介绍LVDS（LOI、功耗、成本等方面的优点。1.2.1高速传输能力LVDS技术的恒流源模式低摆幅输出意味着LVDS能高速驱动，例如：对于点到点的连接，传输速

3、率可达800Mbps；对于多点互连FR4背板，十块卡作为负载插入总线，传输速率可达400Mbps。1.2.2低噪声/低电磁干扰LVDS信号是低摆幅的差分信号。众所周知，差分数据传输方式比单线数据传输对共模输入噪声有更强的抵抗能力，在两条差分信号线上电流以方向及电压振幅相反，噪声以共模方式同时耦合到两条线上。而接收端只关心两信号的差值，于是噪声被抵消。由于两条信号线周围的电磁场也相互抵消，故比单线信号传输电磁辐射小得多。而且，恒流源驱动模式不易产生振铃和切换尖锋信号，进一步降低了噪声。1.2.3低功耗(1)LVDS器件是用CMOS工艺实现

4、的，这就提供了低的静态功耗；（2）负载（100Ω终端电阻）的功耗仅为1.2mOS收发器的动态功耗相对频率呈指数上升。1.2.4节省成本（1）经济的S工艺实现技术；（2）低成本实现高性能，对电缆、连接器和PCB材料无荷刻要求；（3）低能耗；（4）TTL/CMOS信号能被串行或混合到单个LVDS通道，减少板面、层数、接插件和电缆。另外，由于是低摆幅差分信号技术，其驱动和接收不依赖于供电电压，如5V；因此，LVDS能比较容易应用于低电压系统中，如3.3V甚至2.5V，保持同样的信号电平和性能。LVDS也易于匹配终端。无论其传输介质是电缆还是P

5、CB走线，都必须与终端匹配，以减少不希望的电磁辐射，提供最佳的信号质量。通常一个尽可能靠近接收输入端的100Ω终端电阻跨在差分线上即可提供良好的匹配。目前LVDS技术在传输距离上其局限性，一般应用在20m以上。2LVDS的典型结构和常用产品目前LVDS产品主要有美国国家半导体公司全系列的LVDS产品和德州仪器半导体司的LVDS产品系列。美国国家半导体公司这方面更具优势，其产品主要有四种典型结构，是目前数据传输和交换常用的四种方式。2.1典型结构（1)点到点结构。基本的发展和接收结构，用于两点间固定方向信号传输；(2)点到多点结构。广播式

6、总线结构连接多个接收端到一个发送端，常用于数据分配；(3)多点到多点结构。多点互连总线使点到点之间互连降到最少，同时提供双向，半双工通讯能力，在同一时间，只能有一个发送器工作；（4)矩阵开关结构。通常应用于需要非常高的信号交换通路的系统中，实现全双工通信。2.2常用产品对应点到点或点到多点结构，有LVDS线路驱动/接收器和LVDS串行/解串器（Channellink）系列产品。对于多通道、宽带、大动态的数据传输，LVDS串行/解串器将是很好的解决方案。雷达系统中，分系统之间的数据传输，分系统内通过背板的数据传输应用LVDS串行/解串器将

7、大大减少电缆、接插件以及PCB背板的复杂度。这种产品在雷达系统中有很好的应用前景。(2)对应点对多点或多点到多点结构的应用，BusLVDS技术能最好地适应这些应用。BusLVDSjLVDS线路驱动/接收器系列的扩展，为多点应用场合而设计，这时总线两端都终接电阻。BusLVDS驱动器提供约10mA的输出电流，因而能被用于重负载的背板上，那里的等效阻抗低于100Ω,这里驱动器会有30～50Ω范围的负载。在一些大的数据通信系统中，要构造大的高速背板，LVDS技术是最理想的解决方案。3LVDS的应用了解LVDS技术的特性后，下面的问题就是如何在

8、设计中应用好LVDS产品充分发挥其技术优点，优化系统设计。这里结合华东电子所某型号雷达系统中LVDS技术的应用来阐述用LVDS做设计的一些原则和技巧。由于在系统中有几十路接收通道和数字中频接收机，数据线近5