Konwersje LVDS na LVPECL, CML i jednotorowe

Wiele peryferiów komputerowych, kanałów SerDes i systemów telekomunikacyjnych używa LVDS, ale czasami może pojawić się potrzeba interfejsu z innym standardem sygnalizacji. Przykłady obejmują interfejsy między komponentami używającymi LVDS do LVPECL, CML i HSTL. W innych przypadkach możesz chcieć przekonwertować sygnały jednokierunkowe na różnicowe, a niektóre komponenty mają ustawienia, które wspierają tego typu translację.

Jeśli potrzebujesz stworzyć tego typu translację między standardami sygnałów, będziesz musiał zaprojektować odpowiednią sieć dopasowania impedancji. Zazwyczaj jest to tak proste jak szeregowa lub równoległa sieć sprzęgająca DC lub AC, ale w innych sytuacjach może być potrzebne zakończenie Thevenina. Będziesz musiał użyć specyficznego układu scalonego translatora lub wzmacniacza o wysokim produkcie pasma-gain do translacji między sygnałami jednokierunkowymi a różnicowymi. Oto jak możesz wykonać te konwersje sygnalizacyjne w specjalistycznych zastosowaniach.

Translacja LVDS do LVPECL, CML lub innego standardu różnicowego

Celem każdej translacji między rodzinami logiki różnicowej jest dopasowanie impedancji przez całe pasmo sygnału. Może to być trudne, jeśli musisz kompensować dyspersję, ale dyspersja ma tendencję do wyrównywania się przy wysokich pasmach sygnałów. Poniższy obraz pokazuje ogólne szybkie różnicowe połączenie między dwoma komponentami różnicowymi.

Sterownik posiada pewną impedancję wyjściową (RS) dla każdej ścieżki w parze. W niektórych przypadkach konieczne może być dodanie rezystorów szeregowych na końcu sterownika, aby dopasować wyjście sterownika do charakterystycznej impedancji ścieżek. Typowa charakterystyczna impedancja wynosząca 50 omów jest pokazana na obrazie, a równoległa rezystancja terminacyjna odbiornika (RD) jest pokazana na dalszym końcu pary. RP i RN to rezystory podciągające i podciągające w dół w konfiguracji Thevenina dla każdej ścieżki; są one używane do konwersji sygnałów aktywnie wysokich i aktywnie niskich, w razie potrzeby (tylko na końcu odbiornika), do zwiększania/zmniejszania różnicowego napięcia widzianego na odbiorniku. Blokowanie prądu stałego może być zapewnione przez kondensatory szeregowe, co staje się ważne przy interfejsowaniu z odbiornikiem CML.

Zanim przyjrzymy się niektórym konkretnym param pary sygnałów różnicowych, ważne jest, aby zdać sobie sprawę z powyższej grafiki; nie można przekształcić sygnału w górę strumienia na wyższy poziom sygnału, jeśli nie ma źródła zasilania w dół strumienia, które dostarcza wyższe napięcie. Może być konieczne dodanie rezystorów podnoszących lub obniżających na końcach sterownika i odbiornika, aby uczynić poziomy sygnałów kompatybilnymi.

Poniższy obraz przedstawia kilka przykładów związanych z tłumaczeniami LVDS na LVPECL. Innym tłumaczeniem, dotyczącym kondensatorów blokujących prąd stały, jest pokazane dla LVPECL na CML. Należy zauważyć, że dla przejść LVDS/LVPECL, rezystor zakończeniowy może być zintegrowany z wejściem sterownika; upewnij się, że sprawdziłeś karty katalogowe swoich komponentów, aby zobaczyć, czy na wejściu wymagany jest rezystor zakończeniowy. Dla tłumaczenia LVPECL/CML, kondensatory szeregowe powinny być dobrane jak filtr górnoprzepustowy, chociaż zwróć uwagę na pojemność wejściową na odbiorniku.

Inne przejścia, obejmujące kroki między różnymi poziomami (np. 3,3 V LVPECL na LVDS), mogą wymagać rezystorów podciągających i podciągających do masy przy źródle. Zazwyczaj nie polecam not aplikacyjnych jako porad projektowych, ale ta notatka aplikacyjna od ON Semiconductor zawiera wiele użytecznych przykładów pokazujących, jak obliczyć wartości komponentów w tych sieciach. Następnie możesz powtórzyć te obliczenia w swoich projektach dla twoich tłumaczeń sygnałów.

Co z tłumaczeniami różnicowymi na jednozakończeniowe?

Jeśli potrzebujesz odbierać sygnał różnicowy jako sygnał jednostronny w odbiorniku lub transmitować wyjście jednostronne jako sygnał różnicowy, masz kilka opcji. Do odbierania sygnałów różnicowych i interpretowania ich jako jednostronne, FPGA mają ustawienia, które przetłumaczą wejście na wymagany poziom, aby można było je odczytać jako sygnał jednostronny. Jeśli nie pracujesz z FPGA i po prostu potrzebujesz transmitować przez jakąś warstwę fizyczną, lepiej użyć wzmacniacza o wzmocnieniu jednostkowym i wysokiej przepustowości. Innymi słowy, znajdź układ wzmacniacza IC, który ma wysoki produkt wzmocnienia-przepustowości, i ustaw wzmocnienie na wartość, która wyprodukuje potrzebny poziom sygnału jednostronnego, tak jak zrobiłbyś to w obwodzie z wzmacniaczem operacyjnym.

Jeśli tłumaczysz między konkretnymi rodzinami logiki różnicowej i jednostronnej (np. LVDS na LVTTL/LVCMOS), możesz użyć układu translatora IC. MC100EPT21 (ON Semiconductor) jest jednym z przykładów takiego komponentu. Jeśli potrzebujesz przejść w przeciwnym kierunku, możesz użyć translatora z sygnału jednostronnego na różnicowy, który obsługuje pożądaną rodzinę logiki. 85320I (Renesas) jest jednym z przykładów translatora z sygnału jednostronnego na różnicowy.

Ten rodzaj konwersji z sygnału jednostronnego na różnicowy jest przydatny, jeśli chcesz przesyłać sygnał jednostronny przez fizyczne połączenie jako sygnał różnicowy. Jest to jedna z opcji dla połączeń kablowych płyta-płyta w hałaśliwych środowiskach, gdzie normalnie musiałbyś prowadzić wiele linii uziemienia przez kabel. Zwiększenie liczby przewodów i przesyłanie sygnałów różnicowych może zająć trochę dodatkowego miejsca na płycie dla złącza pinowego lub złącza pin-gniazdo. Niemniej jednak, będziesz miał wysoki współczynnik odrzucenia sygnałów wspólnych na odbiorniku.

Jeśli musiałbym dokonać tego typu połączenia między płytami z jednostronnym wyjściem, szukałbym złącza z konsekwentnie ocenianą impedancją aż do krawędzi pasma dla mojego sygnału. Niektóre złącza zaprojektowane do sygnalizacji różnicowej są oceniane pod względem maksymalnej prędkości transferu danych, a nie jako częstotliwość. Na rynku dostępne są złącza krawędziowe płyta-płyta i pin-w-gniazdo ze standardowym formatem i wysokimi prędkościami transmisji danych (np. PCIe). Bez względu na to, którą ścieżkę wybierzesz w swoim układzie, będziesz potrzebować odpowiednich narzędzi do projektowania schematów i narzędzi CAD PCB, aby to umożliwić.

Projektowanie schematów i funkcje symulacji w Altium Designer® są idealne do projektowania translacji między interfejsami wysokiej prędkości, w tym LVDS na LVPECL, lub inne odbiorniki. Wyszukiwarka części producenta daje dostęp do symboli i obrysów dla twoich komponentów, a także możesz przypisać modele symulacyjne do twoich szybkich części w schemacie. Zintegrowane narzędzie do przechwytywania schematów w Altium Designer natychmiast importuje komponenty do pustego układu, dzięki czemu możesz rozpocząć rozmieszczanie i trasowanie.

Altium Designer na Altium 365 dostarcza niespotykany dotąd poziom integracji dla branży elektronicznej, dotychczas ograniczony do świata rozwoju oprogramowania, umożliwiając projektantom pracę z domu i osiąganie niespotykanych poziomów efektywności.

Dopiero zaczynamy odkrywać, co jest możliwe do zrobienia z Altium Designer na Altium 365. Możesz sprawdzić stronę produktu dla bardziej szczegółowego opisu funkcji lub jednego z Webinarów na Żądanie.