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关于一些高速接口技术的介绍

2018年04月11日 11:01 次阅读

1差分信号技术概况

高速差分信号有多种备选形式,这些差分技术有着相同的特点,但性能、功耗、应用场景等方面又变化多端。

差分技术

工业标准

最大数据率

VOD输出幅值

电源功耗

LVDS

 TIA/EIA-644
 3.125Gbps
 ±350mV 低
 LVPECL

10+Gbps

±800mV

中到高

CML

10+Gbps

±800mV 

M-LVDS

TIA/EIA-899 

250Mbps

±550mV

低 

B-LVDS

800Mbps

550mV 

国际标准ANSI/TIA/EIA-644A和ANSI/TIA/EIA-899中定义了LVDS和M-LVDS技术。Current-Mode Logic电流模式逻辑和Low-Voltage Positive-Emitter-Coupled Logic低压正发射级耦合逻辑技术在业界应用广泛,由于暂缺对应的工业标准,不同厂商的实现形式和接口的差异较大,往往采用AC耦合的方式来解决门限差异和兼容性问题。

关于一些高速接口技术的介绍

典型的LVDS驱动接收对如图1所示,驱动端使用3.5mA电流源。由于接收端输入阻抗高,绝大多数有效电流将流过100Ω端接电阻,在接收端输入处形成350mV压差。接收端阈值电压一般不超过100mV,且共模电压在0到2.4V之间都可以维持这样的激励,能够在驱动端和接收端提供很好的噪声裕量和共模漂移容忍度。当电流方向改变时,幅值不变、极性反转,由此产生了逻辑“1”和“0”。CML和LVPECL有着类似的结构,区别在于驱动电流强度和端接策略。

关于一些高速接口技术的介绍

图2为差分信号简图。首先,电流源在不同的方向驱动逻辑“1”和“0”,始终保持打开的状态;相比于单端信号技术,可以消除晶体管频繁开关造成的开关噪声和EMI。其次,差分双线相互毗邻可提供重要的抗噪能力,两根单线吸收的交调或EMI噪声是一致的,接收端只对两个通道的差值响应,“共模”噪声会随之消除。此外,由于两条线承载的电流等幅反相,产生最小的EMI。

2LVDS低压差分信号技术

LVDS效率很高,输出幅值约350mV,在消耗较少能量的情况下,实现高达3.125Gbps数据速率;端接策略简单、低功耗和低噪声的性能使得LVDS技术在几十Mbps到3Gbps之间应用广泛。

为实现更高的数据速率,就需要使用CML或LVPECL。这两种技术通过非常快且陡的跳变沿和接近800mV的输出幅值,来提供超过10Gbps的数据速率,因此相对于LVDS会消耗更多的能量。

3CML电流模式逻辑技术

关于一些高速接口技术的介绍

高速点对点形式的CML接口可提供超过10Gbps的数据速率。如图3所示,CML通常在驱动端和接收端均集成了端接网络,采用被动的50Ω上拉电阻连接到电源;通过AC耦合技术实现信号传输,需要传输DC平衡数据。

4LVPECL低压正发射极耦合逻辑技术

LVPECL和PECL都是20世纪60年代ECL技术的分支,ECL通常在地和-5.2V之间供电。由于需要阴轨,ECL难以与其他逻辑兼容,直到PECL作为阳轨技术引进。ECL、PECL、LVPECL都需要50Ω端接到轨端,低于多数阳轨2V。ECL驱动器为低阻抗开射极输出,约700到800mV,可产生非常快且平衡的跳变沿。LVPECL的优点在于陡峭且平衡的跳变沿、高驱动能力;缺点在于高功耗,有时需要独立的端接轨。

关于一些高速接口技术的介绍

5选择合格的技术应用

在选择高速接口技术时,应该注意如下因素:

● 所需带宽

● 驱动电缆、背板或长线的能力

● 电源预算

● 网络拓扑

● 串行或并行数据传输方式

● 工业标准间的兼容性

● 信号条件的特殊需求

LVDS作为最常用的差分信号接口,其低功耗、弱EMI、强抗噪特性使得应用最为广泛。此外,LVDS的共模输入范围广,易于与其他差分信号技术交互操作。最新一代的LVDS工作在DC到3.125Gbps之间,器件可通过预加重和均衡化等手段使信号通过有损电缆和印制板走线。

速率大于3.125Gbps时一般使用CML信号,PCIe、SATA、HDMI等通讯标准使用与CML一致的规则来规定特定的信号细节。

介于2Gbps到3.125Gbps之间的速率,高速接口的选择取决于所需功能、性能、功耗等因素。对于相对短距的传输,CML有着最小的抖动而LVDS有着最低的电源功耗。对于长距传输,介质损耗占据主要因素地位,首当其冲要使数据速率和质量的传输条件最佳,LVDS和CML均可采用预加重、去加重、均衡化等处理技术。

关于一些高速接口技术的介绍

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 RJ45是布线系统中信息插座(即通信引出端)连接器的一种,连接器由插头(接头、水晶头)和插座(模块...

发表于 2017-11-21 09:20 3035次阅读
rj45转rs232接线顺序解析

RS485设计选型及应用接口电路

作为一个电子工程师,比较基础且应用广泛的RS-485串口接口是必修课,可也是大家日常设计中经常遇到问...

发表于 2017-11-20 09:38 13239次阅读
RS485设计选型及应用接口电路

这5个事项让你设计出良好开发接口

抽象化的目的是使调用者无需知道模块的内部细节,只需要知道模块或函数的名字,因此将其称为黑盒化。调用者...

发表于 2017-11-20 09:31 2166次阅读
这5个事项让你设计出良好开发接口

如何更好实现和使用易重用抽象接口

封装不会妨碍人们认识程序内部具体是如何实现的,只是为了防止用户写出依赖内部实现的代码。进而强迫用户在...

发表于 2017-11-20 09:23 2605次阅读
如何更好实现和使用易重用抽象接口

UItraScale架构FPGA的高性能低功耗内...

如果你正在为你的下一个设计项目考虑DDR4 SDRAM,这里有一篇全新的白皮书,你应该研读一番,题目...

发表于 2017-11-18 08:16 114次阅读
UItraScale架构FPGA的高性能低功耗内...

基于FPGA I/O接口的五大优势与FPGA深层...

NI VeriStand是一款用于配置实时测试系统应用的软件环境,如硬件在环(HIL)测试系统等。当...

发表于 2017-11-18 07:47 402次阅读
基于FPGA I/O接口的五大优势与FPGA深层...

基于FPGA的车电总线接口简述及模块设计

为提高集成架构中车电总线通信速率,结合综合化处理系统项目要求,采用双总线结合的方式,利用CAN总线和...

发表于 2017-11-18 07:25 786次阅读
基于FPGA的车电总线接口简述及模块设计

JESD204B工作原理及其控制字符详解

目前,将JESD204B作为高速数据转换器首选数字接口的趋势如火如荼。JESD204接口于2006年...

发表于 2017-11-18 06:07 493次阅读
JESD204B工作原理及其控制字符详解

FPGA接口VI和函数中关闭FPGA VI引用的...

所属选板: FPGA接口VI和函数 必需: FPGA接口 关闭FPGA VI的引用并可选择重置该VI...

发表于 2017-11-18 05:02 78次阅读
FPGA接口VI和函数中关闭FPGA VI引用的...

引用数据类型的概念_引用数据类型有哪几种

引用类型 由类型的实际值引用(类似于指针)表示的数据类型。如果为某个变量分配一个引用类型,则该变量将...

发表于 2017-11-17 18:29 518次阅读
引用数据类型的概念_引用数据类型有哪几种

vga接口设计原理及实现

VGA视频图形阵列是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准。VGA接口即电脑采用VG...

发表于 2017-11-17 17:35 599次阅读
vga接口设计原理及实现

接口mipi和lvds的区别

 MIPI (Mobile Industry Processor Interface) 是2003年...

发表于 2017-11-13 10:03 1554次阅读
接口mipi和lvds的区别

什么是mipi接口

随着客户要求手机摄像头像素越来越高同时要求高的传输速度传统的并口传输越来越受到挑战。提高并口传输的输...

发表于 2017-11-13 09:38 958次阅读
什么是mipi接口

嵌入式LCD的接口类型汇总分析

LCD的接口有多种,分类很细。主要看LCD的驱动方式和控制方式,目前手机上的彩色LCD的连接方式一般...

发表于 2017-11-13 09:01 133次阅读
嵌入式LCD的接口类型汇总分析

uart接口是什么?uart接口什么用

通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmit...

发表于 2017-11-08 17:26 3472次阅读
uart接口是什么?uart接口什么用

oc可以实现多接口吗?具体实现操作步骤!

OC使用协议实现多继承,可以遵守多个协议实现多接口。category是OC中的类别,类别是用于给一个...

发表于 2017-11-06 11:51 417次阅读
oc可以实现多接口吗?具体实现操作步骤!

74HC273接口及74HC273输出数据

在简单接口中一般使用锁存器构成输出接口。常用的有8D锁存器74HC273、74HC373、74HC3...

发表于 2017-11-04 09:51 699次阅读
74HC273接口及74HC273输出数据

浅谈显卡PCI/AGP/PCI-E接口的区别

PCI-E 1.0标准提供了2.5GT/s(Giga Transmissionper second ...

发表于 2017-11-03 16:13 456次阅读
浅谈显卡PCI/AGP/PCI-E接口的区别

fxs和fxo的区别

fxs和fxo是模拟电话线(也叫做POTS普通老式电话业务)使用的端口的名称 fxs外围交换用户话机...

发表于 2017-11-01 19:16 242次阅读
fxs和fxo的区别