低压差分信号接口的优化设计

宁合伟 甄国涌 任勇峰

(中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西 太原 030051)

0 引言

低压差分信号(low-voltage differencial signal，LVDS)是一种小振幅差分信号技术，它使用幅值非常低的信号(约350 mV)通过一对差分PCB走线或平衡电缆传输数据。LVDS信号的幅值很小，因此信号的转换更快，能以高达数百兆比特每秒的速度传输串行数据［1］;其特有的低振幅和恒流源模式驱动只产生极低的噪声，消耗非常小的功率。此外，由于LVDS以差分方式传输数据，对共模噪声有更好的抑制能力［2］。因此，LVDS接口在高速大容量数据传输方面越来越受到人们的重视。

由于LVDS的低幅值特性，其信号本身只能满足短距离(不超过几米)传输条件下数据高速传输的要求［3］。当传输距离较远时，LVDS接口就会很容易失锁。本文结合具体工程，分别从接口的电路和逻辑两方面对该问题进行分析，并给出优化的设计方法。

1 工程背景

在某数据采集装置中，使用LVDS接口作为数据通信接口，原理如图1所示。

图1 数据采集装置原理图Fig.1 Principle of the data acquisition device

在该数据采集装置中，采编器接收外界的模拟信号，通过高速模数转换器转换为数字信号，数字信号通过LVDS接口下发到存储器进行存储。采编器到存储器的连接线采用同轴电缆，长度为5 m。当传输速度提高到62 MB/s时，LVDS接口就会很容易失锁。

2 接口电路优化设计

2.1 接口电路分析

在该接口中，LVDS串行器DS92LV1023和解串器DS92LV1224直接相连。该芯片组是美国国家半导体公司推出的10位总线型低压差分信号芯片组。DS92LV1023的发送速度最高可达660 Mbit/s，信号幅值很低，只有 290 mVp-p，信号的传输距离有限［4］:若经同轴电缆(SYV-50-3-3系列，内部导体直径0.9 mm，衰减系数≤4.0 dB/m)传输，其理论传输距离只有10 m左右［5］。……