在高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)中使用該傳輸方案可在保持轉(zhuǎn)換器高性能的同時實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)輸出。獨立 ADC 必須能夠驅(qū)動以PCB走線形式存在的容性負載、以及接收電路的輸入邏輯。此處，ADC 輸出級的一個單端驅(qū)動器會導致大量瞬態(tài)開關噪聲，這些噪聲是由大電流晶體管的開和關造成的。這些瞬態(tài)會耦合回ADC的模擬前端，從而對其性能產(chǎn)生不利影響。

然而，LVDS 驅(qū)動器級需要在一個始終開啟的 3.5mA(典型值)電流源環(huán)境中運行(請參見圖 1)。通過差分對導體以不同方向重新分配電流，便可形成總線上的邏輯 1 和 0。這種消除開關噪聲和 EMI 的“始終開啟”特性正是降低 ADC 性能的主要原因。

圖 1： LVDS 驅(qū)動器和接收器。(電流型驅(qū)動 差分接收器)

由于專為點對點信號傳輸而設計，LVDS使用的是一種簡單的端接方案。安裝在接收器輸入端的單個100歐姆電阻端接差分對，從而消除了反射。

由于高阻抗接器輸入，驅(qū)動器電流源的全部電流流經(jīng)端接電阻，從而產(chǎn)生了一個 350 mV 額定值的低、差分總線電壓。該電壓在 1.2 V 共模電位左右擺動，其為典型驅(qū)動器輸出失調(diào)電壓(請參見圖 2)。

圖 2：LVDS 總線電壓電平。

相比單端方案，差分信號傳輸還有另一個 LVDS 好處，因為它不易受到共模噪聲的影響，并且產(chǎn)生更少的電磁干擾 (EMI)。

由于接收器只響應差分電壓，因此同鄰近的信號線耦合的噪聲被接收器視作共模調(diào)制，從而被拒絕接收。另外，由于兩個差分對導體傳導電流相等但極性相反，因此它們的磁場基本互相抵消，從而實現(xiàn) EMI 最小化。

根據(jù)數(shù)據(jù)速率的不同，標準 LVDS IC 可以驅(qū)動長達 10 米的距離。然而，不應強制高性能ADC驅(qū)動這一距離。取而代之的是，建議使用兩英寸以內(nèi)的較短的輸出線，以防止鄰近電路的噪聲耦合到 ADC 輸出端，因為其可能會反饋耦合至 ADC 模擬輸入端。

盡管低功耗、低 EMI 和高噪聲抗擾度使得 LVDS 成為高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的接口選擇，但是必須運用精心的布線技術(shù)，以避免阻抗不連續(xù)和信號時延差，否則就抵消了上述 LVDS 的好處。

作者：Thomas Kugelstadt

德州儀器 (TI) 高級應用工程師

Thomas Kugelstadt 現(xiàn)任 TI 高級應用工程師，主要負責定義新型高性能模擬產(chǎn)品以及探測和調(diào)節(jié)工業(yè)系統(tǒng)中低電平模擬信號的完整系統(tǒng)解決方案的開發(fā)工作。

在 TI 工作的 20 年間，他曾被派往歐洲、亞洲以及美國擔任過各種國際應用職位。 Thomas 畢業(yè)于法蘭克福應用技術(shù)大學 (Frankfurt University of Applied Science)，一畢業(yè)就成為一名見習工程師 (Graduate Engineer)。