数百Mbps数百米：扩展LVDS的传输距离
2004年11月A版
由于低压差分信号传输 (LVDS) 技术可以支持较高的数据传输速度,而且功耗远比同类技术低,因此渐渐成为厂商普遍采用的差分接口标准。市场上很多产品都需要在低功率的操作环境下进行高速数据传输,只要采用 LVDS 技术,便可确保所开发的新产品能够支持高达数百 Mpbs 的数据传输速度。
我们现在甚至可以将 LVDS 技术整合到串行/解串器等集成电路之内。这个发展趋势显示,任何系统都可充分利用 LVDS 接**术,以确保数据可在芯片之间、插卡之间、机架到机架之间、机柜到机柜之间传递。虽然 LVDS 串行/解串器接口可以驱动不同机架之间的连接电缆,但电缆的长度受到一定的限制,一般短至只有几英_ (芯片与芯片之间),最长则不超过几米。但目前许多系统都需要加强长距离传送数据的能力,以确保可以利用长达 100 米以上的电缆传送数据。对于系统设计工程师来说,电缆加长之后,他们便要解决多个长距离传送的设计问题。本文主要讨论如何扩大 LVDS 技术的数据传送范围,以满足长距离传送的要求,文中建议的办法是采用高速串行数字接口(SDI)自适应电缆均衡器及电缆驱动器芯片。
系统之间的信号传输
串行电缆传送系统通常采用同轴电缆或双绞线。无论采用什么类型的电缆,信号在传送过程中都会出现大幅衰减,衰减程度取决于数据传输率 (频率) 及电缆长度。经由电缆传送的低电压差分信号也会同样出现的衰减情况,因此这类信号只适用于短距离的传送。图1 图中所示的通信通道采用 10 位的 LVDS 串行/解串器以及串行数字接口电缆驱动器/均衡器芯片组驱动经由同轴电缆传送的信号。
系统若采用没有信号调节功能的 LVDS 芯片,电缆的长度一般不能超过几米。但这些系统只要采用设有驱动器预加重功能和接收器均衡功能的 LVDS 集成电路,电缆的长度便可长达 15 至 20 米。采用 LVDS 接口芯片的系统如果必须进行长距离的数据传送 (数十米以至数百米),便应采用专为驱动较长电缆而设的芯片,并将之搭配 LVDS 芯片一起使用,以便互相支持。图 1 所示的便是这类系统的传输通道。
这条传输通道采用美国国家半导体 10 位的串行/解串器 (DS92LV1021A 和 DS92LV1212A) 以及串行数字接口电缆驱动器/均衡器芯片组 (CLC001 和 CLC012)。这组串行/解串器可以缩小连接器及电缆的体积,有助降低系统成本。此外,这组串行/解串器还可充分利用低电压差分信号传输的优点,例如卓越的抗噪音干扰能力、低功率操作、低电磁干扰、更宽松的退耦规定以及简单的终端设计。图2 图中所示的通信通道利用 10 位的 LVDS 串行/解串器以及串行数字接口电缆驱动器/均衡器芯片组驱动经由双绞线电缆传送的信号。
