低壓差分信號（LVDS）已廣泛用于高速數字信號互連。一種流行的總線拓撲將多個LVDS接收器連接到由LVDS發送器驅動的100Ω差分雙絞線，稱為多點LVDS總線。交流耦合方法通常用于多點總線。本應用筆記探討了多點總線的傳統故障安全偏置電路，并確定了其最常見的弱點是元件變化。本文提出了一種用于故障安全偏置的替代魯棒電路結構。

LVDS信令廣泛用于高速數字信號互連，特別是在數字視頻和相機信號中。多點LVDS總線是常用的總線拓撲之一，它將多個LVDS接收器連接到由LVDS發送器驅動的100Ω差分雙絞線。這種總線結構是形成LVDS信號路由多路復用的便捷方法。此外，更多的LVDS互連使用交流耦合，以避免接地電平偏移和共模干擾。

圖1顯示了典型多點LVDS總線的框圖。總線和接收器輸入之間的連接長度應盡可能短。圖1所示的故障安全偏置電路提供約1.2V的共模偏置。當總線不受Tx驅動，或總線長時間沒有狀態轉換時，電路還會設置一個50mV至100mV的小差分電壓，以驅動LVDS接收器輸出到確定的邏輯狀態。有關LVDS故障安全電路的一般討論，請參考應用筆記3662：了解LVDS故障安全電路。

圖1.交流耦合LVDS多點總線的總線和接收器輸入之間應使用短連接。

多點總線和點對點連接之間的偏置存在顯著差異：多點總線中的接收器必須是高阻抗的，而點對點連接中的接收器輸入阻抗必須與差分鏈路的100Ω阻抗匹配。因此，電阻值的變化是傳統故障安全偏置電路的一個常見弱點。本應用筆記探討了傳統的故障安全電路設計，討論了元件變化的問題，并提出了一種新的魯棒偏置電路。

傳統偏置電路及其弱點

最常見的傳統故障安全偏置電路由兩個LVDS輸入引腳上的兩個電阻分壓器組成。實現如圖2a所示。選擇電阻值時，兩個輸入引腳的電壓約為1.2V，兩個輸入引腳的電壓差為-50mV。這兩個輸入引腳的電壓根據圖2A所示的標稱電阻值計算得出。當總線未被驅動時，該電壓差將使接收器輸出邏輯低電平。

但是，如果考慮電阻容差，差分電壓的值可能會發生顯著變化。假設使用所有容差為1%的電阻，圖2b顯示電壓差可以達到-90mV，這是最壞情況下的負變化。或者，在相反的極端，圖2c顯示電壓差可以低至-16mV。因此，當電阻變化±1%時，故障安全差分輸入可能會在-80%至+68%之間變化。

圖2.常用的故障安全偏置電路（a）標稱電阻值，（b）在±1%容差下產生最大電壓差的設計，以及（c）在±1%容差下產生最小電壓差的設計。

較大的差分故障安全電壓是這種傳統電路設計的一個顯著弱點。較大的電壓差會引起多種反應：邏輯高電平或低電平的占空比變得不平衡;觸發閾值在輸入的一側向上移動，并降低觸發點的慢速速率，從而導致接收器的固有抖動增加。此外，如圖2c所示，低壓差值可能不足以激活故障安全功能。

為了克服傳統偏置電路中提到的弱點，請考慮以下新的偏置電路，該電路對電阻變化非常魯棒。

新型故障安全偏置電路

故障安全偏置電路的新拓撲結構可產生相對恒定的差分電壓，而與電阻變化無關。圖3所示為新電路示意圖。

圖3.圖中顯示了魯棒的故障安全偏置電路（a）標稱電阻值，（b）在±5%容差下產生最大電壓差的設計，以及（c）在±5%容差下產生最小電壓差的設計。

在新電路中，共模電壓從公共電源提供給兩個輸入引腳。差分電壓由一個輸入引腳上的下拉（或上拉）電阻產生。從圖3所示的值可以看出，即使使用±5%的電阻，故障安全差分電壓也僅在-15%至+15%之間變化，這比圖2所示電路要魯棒得多。該新電路可用于具有內部公共上拉故障保護電路的LVDS產品，如MAX9169/MAX9170和MAX9174/MAX9175，或具有弱內部共模偏置的電路，如MAX9242/MAX9244/MAX9246/MAX9254、MAX9218和MAX9248解串器產品。

審核編輯：郭婷