摘要：介紹了lvds技術(shù)及其在通信系統(tǒng)背板設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：通信 共模噪聲 lvds 電磁干擾

無(wú)論是基站還是接入設(shè)備，越來(lái)越高的通信速率以及越來(lái)越大的系統(tǒng)需求，使得背板的總線越來(lái)越寬，背板的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜。因此，采用新的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣復(fù)雜的系統(tǒng)，就成了必然的趨勢(shì)。本文就采用lvds(低電壓差分信號(hào))技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)的復(fù)雜背板進(jìn)行了探討。

一、lvds技術(shù)特性

lvds技術(shù)（lvds代表低電壓差分信號(hào)），是用非常低的電壓擺幅（約350mv），在兩條pcb走線或一對(duì)平衡電纜上，通過(guò)差分方式傳輸數(shù)據(jù)的方法；允許信號(hào)通道數(shù)據(jù)以每秒數(shù)百兆甚至數(shù)千兆位的速率傳輸；低擺幅和電流模式驅(qū)動(dòng)輸出，產(chǎn)生很低的噪聲，且功耗非常低。

因?yàn)椴罘旨夹g(shù)可以減少噪聲的影響，就能用低的信號(hào)電壓擺幅。低擺幅驅(qū)動(dòng)的特性意謂著數(shù)據(jù)能被非�？斓霓D(zhuǎn)換，而且功耗也非常�。s1.2mw）。因此，lvds較容易應(yīng)用于低電壓通信系統(tǒng)，如3.3v甚至2.5v，從而保持同樣的信號(hào)電平和性能。lvds也易于匹配終端。無(wú)論lvds傳輸介質(zhì)是電纜還是pcb走線，傳輸介質(zhì)必須與終端匹配，否則電纜或布線上的信號(hào)會(huì)反射，干擾后續(xù)信號(hào)；適當(dāng)?shù)慕K端匹配就減少了不希望的電磁輻射，從而提供最佳的信號(hào)質(zhì)量。為了防止反射，lvds需要一個(gè)終端電阻接在電纜或pcb布線上，通常用100歐姆電阻跨在差分信號(hào)線上。

lvds器件是用cmos工藝實(shí)現(xiàn)的，這樣就能提供低的靜態(tài)功耗。除了負(fù)載上的功耗和靜態(tài)icc電流外,lvds還通過(guò)其電流模式驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)降低系統(tǒng)功耗。這個(gè)設(shè)計(jì)極大地減低了icc的頻率成份影響。然而，ttl/cmos收發(fā)器的動(dòng)態(tài)功耗對(duì)于頻率呈指數(shù)上升。

二、lvds四種典型結(jié)構(gòu)

1.點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)。lvds發(fā)送和接收常采用點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)，以用于在背板上兩點(diǎn)間固定方向信號(hào)的傳輸。

2.點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）。這種廣播式結(jié)構(gòu)連接多個(gè)接收端到一個(gè)發(fā)送端。常用于背板數(shù)據(jù)分配。其數(shù)據(jù)率從dc到數(shù)百兆bps，而且能傳到幾十米遠(yuǎn)的距離。在沒(méi)有中心交換卡或交換芯片情況下，這種總線結(jié)構(gòu)可以向接收器方向逐級(jí)延伸，這種延伸的結(jié)果將導(dǎo)致背板上的互連減少（連接器腳數(shù)減少，背板上pcb布線條數(shù)更少），甚至在許多應(yīng)用場(chǎng)合，pcb板的層數(shù)可以減少。（見(jiàn)圖2）。

3．多點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)。這種多點(diǎn)互連總線使點(diǎn)與點(diǎn)之間互連降至最少（pcb布線路徑和連接器腳數(shù)），同時(shí)提供雙向、半雙工通信能力。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)而言，同一時(shí)間只能有一個(gè)發(fā)送器在工作，因而發(fā)送的優(yōu)先權(quán)以及總線仲裁協(xié)議，都需要依據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合、選用不同的軟件協(xié)議和硬件方案。

4 矩陣開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)用�？ㄔ谛枰浅８叩男盘�(hào)交換的背板應(yīng)用系統(tǒng)中，矩陣開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)總線常被采用。通過(guò)矩陣開(kāi)關(guān)的控制，在同一時(shí)間可以有多個(gè)發(fā)送器工作，從而完成全雙工通信。

三、常用lvds產(chǎn)品

1、總線lvds。在一些大的數(shù)據(jù)通信和電信系統(tǒng)中，構(gòu)造一個(gè)非常大的高速的背板是必需的。通常，背板的大小尺寸和其最大速度是相反的關(guān)系。換言之，如果將背板做得太大，這些重負(fù)載將嚴(yán)重妨礙背板的速度，而且使功耗及噪聲成為大問(wèn)題。因此，在這方面使用lvds技術(shù)是最理想的解決方法。

總線lvds是lvds線路發(fā)送和接收器系列的擴(kuò)展，它們被特殊地設(shè)計(jì)為背板上多點(diǎn)通信的應(yīng)用場(chǎng)合，這時(shí)總線兩端都終接電阻。它們也被用于重負(fù)載的背板上，那里的等效阻抗低于100歐姆。這時(shí)，發(fā)送器會(huì)有一個(gè)30～50歐姆范圍的負(fù)載�？偩�lvds發(fā)送器提供約10ma的輸出電流，因而它們提供lvds擺幅于更重的終端負(fù)載上。它能夠高速驅(qū)動(dòng)點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)和多點(diǎn)互連結(jié)構(gòu)總線，舉例如下：