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LVDS差分晶振的直流耦合终端建议
在实际应用中LVDS输出差分晶振的作用是非常大的,因为这是一种低电压,低功耗的差分信号传输模式,可以用在接口,当然也可以搭载于石英晶振身上.LVDS是振荡器常见的输出逻辑之一,通常都是用来匹配SPXO,VCXO,OCXO还有MEMS等多种不同的石英晶体振荡器,使这些晶振具备低插损,低电平,低相位抖动,低相位噪声,低衰减等优良电气特性.适用无线网络,光纤蜂窝,导航定位,人造卫星,航空航天,基建设备,无线基站,雷达,控制系统,电信通信,船舶呼救系统等高端产品使用.
图8:LVDS驱动器输出结构
LVDS是一种高速数字接口,适用于需要低功耗和高抗噪性的许多应用.LVDS输出使用具有低电压摆幅的差分信号以高速传输数据.图8显示了LVDS驱动器的输出结构,包括3.5mA标称电流源,通过开关网络连接到差分输出,有时称为”H”开关.输出通常连接到100Ω差分传输线,端接接收器输入端的100Ω电阻.电阻值与传输线的阻抗相匹配,并为信号提供电流路径.驱动器包括用于将共模设置为1.2V的电路,无论VDD如何.因此,不需要将驱动器外部偏置到任何特定电压.此外,低电压差分晶振可以连接到任何LVDS输入,而无需考虑振荡器的实际电源电压.
信号切换由四个标有A,B,C和D的晶体管完成.由于接收器的阻抗通常较高,因此来自驱动器的几乎所有电流都流过100Ω电阻,导致接收器之间的电压差为350mV投入.在图8中,当信号IN为低电平时,晶体管A和B导通;电流流过晶体管A和100Ω电阻,然后通过晶体管B返回.当信号IN为高电平时,晶体管C和D导通;电流流过晶体管C和100Ω电阻,然后通过晶体管D返回,从而在接收器两端产生-350mV的电压.从接收器的角度来看,流过终端电阻器的电流方向决定了是否记录了正差分电压或负差分电压.正差分电压表示逻辑高电平,而负差分电压表示逻辑低电平.
晶振直流耦合应用的终端建议
具有100Ω差分走线的LVDS接口通常在接收器端端接,在接收器的差分输入端有一个100Ω电阻(见图9).有些接收器采用100Ω片上电阻,无需外部端接.
图9:负载时的LVDS单直流端接
对于大多数应用,负载上的单个终端就足够了.在负载反射系数相对较高的情况下,双端接布置可以减少整个往返(参见图10).在源极和负载两端都有一个100Ω电阻,输出驱动器的等效电阻降至50Ω,导致输出信号摆幅减半.
附录A:传输线终端阻抗匹配有关单端和双端设备使用的更多信息.
图10:LVDS双直流端接
交流耦合应用的终端建议
如果LVDS驱动器和接收器使用不同的共模电压工作,建议使用AC端接.电容器用于阻断来自驱动器的直流电流路径,因此接收器必须实现其自己的输入偏置电路.AC耦合可以配置为负载的单个终端,或者配置为双终端.单端接如图11所示.对于单端和双端,交流耦合电容可放置在负载终端电阻之前(如图12所示)或之后(如图13所示).
图11:负载时的LVDS单AC端接
(图12和图13)中所示的双端子仅在AC耦合电容器的位置上有所不同.图12中的电容器通过流过差分电阻一半的共模电流充电,相当于50Ω.图13中的电容器通过接收器输入电阻的电流充电,接收器输入的电阻可以在几十千欧的范围内.在时钟启动期间,图12所示的电容充电速度比图13所示的快得多.因此,接收器可以更快地获得有效的时钟信号.如果快速时钟启动很重要,则最好采用图12所示的配置.
图12:LVDS双交流端接,电容器靠近电源
在数据传输应用中,图13中所示的配置可能更有利.由于LVDS输出晶振较高的RC时间常数,它可以维持较长的1和0的数据序列,而不会出现明显的电压下降.
图13:LVDS双AC端接,电容器靠近负载
LVDS输出的有源晶振要极端恶劣的环境下,也能保持稳定的振荡功能,不会受周围温度的影响而发生频率漂移的现象.打个比方,如果智能手机里有一颗LVDS晶振,那么即使到零下十几或二十几的低温环境,这部手机也不会失效故障,这就是为什么要用高性能晶体振荡器的原因.
