Chuyển đổi từ LVDS sang LVPECL, CML và Chuyển đổi Đơn cuối

Nhiều thiết bị ngoại vi máy tính, kênh SerDes và hệ thống viễn thông sử dụng LVDS, nhưng có những lúc bạn cần phải giao tiếp với một chuẩn tín hiệu khác. Một số ví dụ bao gồm giao diện giữa các thành phần sử dụng LVDS với LVPECL, CML và HSTL. Trong các trường hợp khác, bạn có thể muốn chuyển đổi giữa tín hiệu đơn và tín hiệu chênh lệch, và một số thành phần có cài đặt hỗ trợ loại chuyển đổi này.

Nếu bạn cần tạo loại chuyển đổi này giữa các chuẩn tín hiệu, bạn sẽ cần thiết kế mạng lưới khớp trở kháng phù hợp. Thông thường, đây chỉ là một mạng lưới ghép nối DC hoặc AC dạng nối tiếp hoặc song song, nhưng có thể cần đến sự kết thúc Thevenin trong các tình huống khác. Bạn sẽ cần sử dụng một IC chuyển đổi cụ thể hoặc một bộ khuếch đại có sản phẩm tăng băng thông cao cho các bản dịch giữa tín hiệu đơn và chênh lệch. Dưới đây là cách bạn có thể thực hiện các chuyển đổi tín hiệu này trong các ứng dụng chuyên biệt.

Chuyển đổi LVDS sang LVPECL, CML, hoặc Chuẩn Chênh lệch Khác

Mục tiêu trong bất kỳ bản dịch nào giữa các họ logic chênh lệch là khớp trở kháng xuyên suốt băng thông tín hiệu. Điều này có thể khó khăn nếu bạn cần điều chỉnh cho sự phân tán, nhưng sự phân tán có xu hướng phẳng ra ở băng thông tín hiệu cao. Hình dưới đây cho thấy một kết nối chênh lệch tốc độ cao chung giữa hai thành phần chênh lệch.

Trình điều khiển có một trở kháng đầu ra (RS) cho mỗi đường dẫn trong cặp. Trong một số trường hợp, bạn cần thêm các điện trở nối tiếp ở đầu trình điều khiển để khớp trở kháng đầu ra của trình điều khiển với trở kháng đặc trưng của các đường dẫn. Trở kháng đặc trưng tiêu biểu là 50 Ohm được hiển thị trong hình, và trở kháng kết thúc song song của bộ nhận (RD) được hiển thị ở phía xa của cặp. RP và RN là các điện trở kéo lên và kéo xuống trong cấu hình Thevenin cho mỗi đường dẫn; chúng được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu HIGH hoạt động và LOW hoạt động theo yêu cầu (chỉ ở phía bộ nhận) để tăng/giảm điện áp chênh lệch được nhìn thấy ở bộ nhận. Việc chặn DC có thể được cung cấp bởi các tụ điện nối tiếp, điều này trở nên quan trọng khi kết nối với bộ nhận CML.

Trước khi xem xét một số cặp dịch chuyển tín hiệu vi sai cụ thể, có một điều quan trọng cần nhận ra về đồ họa trên; bạn không thể chuyển đổi tín hiệu ngược dòng thành mức tín hiệu cao hơn trừ khi có một nguồn điện phía hạ lưu cung cấp điện áp cao hơn. Bạn có thể cần thêm các điện trở tăng hoặc giảm ở đầu trình điều khiển và bộ nhận để làm cho các mức tín hiệu tương thích.

Hình dưới đây cho thấy một vài ví dụ liên quan đến việc chuyển đổi từ LVDS sang LVPECL. Một bản dịch khác liên quan đến tụ chặn DC được hiển thị cho LVPECL sang CML. Lưu ý rằng, đối với sự chuyển đổi LVDS/LVPECL, điện trở kết thúc có thể được tích hợp vào đầu vào của bộ điều khiển; hãy chắc chắn kiểm tra bảng dữ liệu linh kiện của bạn để xem liệu có cần điện trở kết thúc trên đầu vào hay không. Đối với sự chuyển đổi LVPECL/CML, các tụ điện nối tiếp nên được kích thước như một bộ lọc thông cao, mặc dù hãy chú ý đến dung lượng đầu vào trên bộ thu.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

Các sự chuyển đổi khác liên quan đến các bước giữa các mức khác nhau (ví dụ, từ 3.3 V LVPECL sang LVDS) có thể liên quan đến các điện trở kéo lên và kéo xuống tại nguồn. Tôi không thường khuyến nghị sử dụng ghi chú ứng dụng cho lời khuyên thiết kế, nhưng ghi chú ứng dụng này từ ON Semiconductor có rất nhiều ví dụ hữu ích cho thấy cách tính toán giá trị linh kiện trong các mạng lưới này. Bạn có thể sau đó sao chép các phép tính trong thiết kế của mình cho các bản dịch tín hiệu của bạn.

Về việc Chuyển đổi từ Đối xứng sang Đơn cuối thì sao?

Nếu bạn cần nhận một tín hiệu vi sai như một tín hiệu đơn cuối tại bộ thu hoặc truyền một đầu ra đơn cuối như một tín hiệu vi sai, bạn có một số lựa chọn. Để nhận tín hiệu vi sai và giải thích như đơn cuối, FPGA có các cài đặt sẽ chuyển đổi đầu vào thành mức cần thiết để đọc như một tín hiệu đơn cuối. Nếu bạn không làm việc với FPGA và bạn chỉ cần truyền qua một lớp vật lý nào đó, bạn sẽ tốt hơn khi sử dụng một bộ khuếch đại với độ lợi đơn vị và băng thông cao. Nói cách khác, tìm một IC khuếch đại có sản phẩm độ lợi-băng thông cao, và đặt độ lợi vào giá trị sẽ tạo ra mức tín hiệu đơn cuối bạn cần, giống như bạn sẽ làm với mạch op-amp.

Nếu bạn đang chuyển đổi giữa các gia đình logic vi sai và đơn cuối cụ thể (ví dụ, LVDS sang LVTTL/LVCMOS), bạn có thể sử dụng một IC chuyển đổi. MC100EPT21 (ON Semiconductor) là một ví dụ về thành phần như vậy. Nếu bạn cần đi theo hướng ngược lại, bạn có thể sử dụng một bộ chuyển đổi từ đơn cuối sang vi sai hỗ trợ gia đình logic mong muốn của bạn. 85320I (Renesas) là một ví dụ về bộ chuyển đổi từ đơn cuối sang vi sai.

Loại chuyển đổi từ đơn cuối sang chênh lệch này rất hữu ích nếu bạn muốn truyền tín hiệu đơn cuối qua một kết nối vật lý dưới dạng tín hiệu chênh lệch. Đây là một lựa chọn cho các kết nối cáp từ bảng này sang bảng khác trong môi trường ồn ào, nơi bạn thường cần phải đặt nhiều dây tiếp đất qua một cáp. Việc tăng số lượng dây và truyền tín hiệu chênh lệch có thể chiếm thêm một ít không gian trên bảng cho một đầu cắm hoặc kết nối cắm và ổ cắm. Tuy nhiên, bạn sẽ có tỷ lệ từ chối chế độ chung cao tại bộ thu.

Nếu tôi cần thực hiện loại kết nối giữa các bảng với đầu ra đơn cuối, tôi sẽ tìm kiếm một kết nối có trở kháng đánh giá nhất quán đến giới hạn băng tần cho tín hiệu của mình. Một số kết nối được thiết kế cho tín hiệu chênh lệch được đánh giá theo tốc độ truyền dữ liệu tối đa, không phải theo tần số. Các kết nối cạnh bảng với bảng và cắm vào ổ với hình dạng tiêu chuẩn và tốc độ dữ liệu cao (ví dụ, PCIe) có sẵn trên thị trường. Bất kể bạn chọn lựa con đường nào trong bố cục của mình, bạn sẽ cần những công cụ thiết kế sơ đồ mạch và công cụ CAD PCB phù hợp để thực hiện điều này.

Best in Class Interactive Routing

Reduce manual routing time for even the most complex projects.

Explore Solutions

Các tính năng thiết kế sơ đồ và mô phỏng trong Altium Designer^® là lý tưởng cho việc thiết kế các bản dịch giữa các giao diện tốc độ cao, bao gồm LVDS sang LVPECL, hoặc các bộ thu khác. Tìm kiếm Phần của Nhà Sản Xuất cho phép bạn truy cập vào các biểu tượng và bản in chân cho các thành phần của mình, và bạn có thể gán các mô hình mô phỏng cho các bộ phận tốc độ cao trong sơ đồ. Công cụ chụp sơ đồ tích hợp trong Altium Designer ngay lập tức nhập các thành phần vào một bố cục trống để bạn có thể bắt đầu việc đặt và định tuyến.

Altium Designer trên Altium 365 mang lại một lượng tích hợp chưa từng có cho ngành công nghiệp điện tử cho đến nay, chỉ giới hạn trong thế giới phát triển phần mềm, cho phép các nhà thiết kế làm việc từ xa và đạt được mức độ hiệu quả chưa từng có.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể làm được với Altium Designer trên Altium 365. Bạn có thể kiểm tra trang sản phẩm để biết mô tả tính năng sâu hơn hoặc một trong các Webinar Theo Yêu Cầu.