LVDS电平是根据ANSI/EIA/TIA-644定义的一种电平标准,其标准定义的相关参数如下:
图1 LVDS电平标准
标准参数的制定一方面取决于器件的制造工艺水平,另一方面取决于该标准面向的应用场景的性能要求。这意味着在不同的参数里,思考参数的取值的方法可能大相径庭。
1. LVDS电平基本原理
图2 LVDS发送和接收电路的结构
LVDS的发送电路一般为图2所示的全桥结构,当T1和T4导通时,发送侧输出的电流通过末端100欧姆的匹配电阻形成回路,此时电压上正下负;当T2和T3导通时,末端电阻的电流流向逆转,此时电压下负上正,LVDS即通过此来传输高低电平。另外,发送电路内部一般都会有直流偏置来提供共模电压。
2. 共模电压
LVDS电平标准对共模电压做了具体的要求,并且根据实际的芯片手册来看,输入输出对共模电压的要求并不一致,那么,共模电压有什么作用,为什么共模电压的要求会不一致呢。
图3 SN65LVDS049 的输入输出参数
图3截取了SN65LVDS049 的相关参数,可以看到其输出共模电压是1.125V~1.375V,输入共模电压为0.05~2.35V,两者相差较大,原因在于输出参数为性能要求决定,通过内部偏置电压,可以满足参数的要求,而输入参数则更多的有器件本身特性决定,它表示该器件可正常工作的一个范围。至于为什么是这么一个范围,则需要进一步分析。
LVDS的接收器是一个运放,运放的输入级如图4所示。
图4 运放输入级的结构
M1和M2组成电流镜,为M3和M4组成的差分输入对提供有源负载。使用电流镜的原因是因为电流源的阻抗非常大,根据Av=-gmRD,理论上可以提供很大电压增益,并且电流源也可提供稳定的偏置电流,减小温度的影响。MOS管的跨导gm在饱和区较大且较为稳定,所以在放大电路中,MOS管一般工作在饱和区。为了满足这个要求,我们需要对MOS管的工作点进行设置,这也是共模电压的任务。
如若要使MOS管工作在饱和区,要满足Vgd<Vth,设Vg为共模电压Vcm,Vd=VDD-Von(sat),则有:
Vcm-VDD-Von(sat)<Vth
即:
Vcm<VDD+Von(sat)+Vth
显然,Vcm应大于Vth,故有:
Vth<Vcm<VDD+Von(sat)+Vth
可见,输入共模电压的取值是比较宽泛的,所以,当输入电压的值较大,输入共模电压的值自然会升高。而输出共模电压的值是内部偏置电压决定的,两者存在差异是正常的。
3. 终端电阻、偏置电流源以及输入门限电压文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-609652.html
终端匹配电阻取值100ohm主要是为了阻抗匹配。从标准上看,偏置电流源的大小也是可以调节的,摆幅低时传输距离短,但是可以达到更高的频率,反之则传输距离可以变长但频率上限会降低。门限电压则可由器件工艺控制,是一个硬性指标。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-609652.html
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