探索隔離式LVDS接口電路：CN - 0256的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在當(dāng)今的電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，低電壓差分信號(hào)（LVDS）以其低功耗、高速率的特性，在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮著重要作用。今天，我們就來(lái)深入探討Circuits from the Lab參考電路中的CN - 0256隔離式LVDS接口電路，看看它是如何解決模擬、混合信號(hào)和射頻設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的。

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一、核心器件介紹

這些器件相互協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)了LVDS接口的隔離功能。

二、電路功能與優(yōu)勢(shì)

2.1 LVDS標(biāo)準(zhǔn)

LVDS是一種成熟的標(biāo)準(zhǔn)（TIA/EIA - 644），適用于低功耗、高速的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。在儀器儀表和控制應(yīng)用中，它可以在背板或短電纜鏈路上傳輸大量數(shù)據(jù)，或者將高速時(shí)鐘分配到應(yīng)用電路的不同部分。

2.2 隔離優(yōu)勢(shì)

CN - 0256電路展示了LVDS接口的隔離功能，其優(yōu)勢(shì)顯著。一方面，它能提供安全隔離，保護(hù)電路免受故障條件的影響；另一方面，還能實(shí)現(xiàn)功能隔離，提高電路的魯棒性。

2.3 具體優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)

• 信號(hào)隔離：ADuM3442對(duì)LVDS驅(qū)動(dòng)器和接收器的邏輯信號(hào)進(jìn)行隔離，確保電路總線(xiàn)側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)LVDS通信。
• 高度集成：僅使用ADuM3442和ADuM5000這兩個(gè)寬體SOIC器件，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)LVDS器件ADN4663和ADN4664的隔離。
• 低功耗：與傳統(tǒng)的光耦合器隔離相比，該電路功耗更低，符合LVDS應(yīng)用的低功耗特點(diǎn)。
• 多通道隔離：該電路實(shí)現(xiàn)了四通道隔離，可用于并行通道以最大化數(shù)據(jù)吞吐量。
• 高速運(yùn)行：隔離功能最高可在150 Mbps的速度下運(yùn)行，滿(mǎn)足基本的LVDS速度要求。

三、電路描述

3.1 應(yīng)用場(chǎng)景

隔離式LVDS主要應(yīng)用于板對(duì)板、背板和印刷電路板（PCB）通信鏈路的安全隔離和/或功能隔離。例如，在具有LVDS背板的系統(tǒng)中，安全隔離可防止插件卡受到高壓瞬變的影響；在測(cè)量設(shè)備中，功能隔離可以提供浮動(dòng)接地平面，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的完整性，減少來(lái)自其他部分的干擾。

3.2 電路連接

邏輯信號(hào)從IN1和IN2輸入，經(jīng)ADuM3442隔離后，其輸出連接到ADN4663 LVDS驅(qū)動(dòng)器，產(chǎn)生LVDS信號(hào)。ADN4664 LVDS接收器接收LVDS信號(hào)，其輸出再經(jīng)ADuM3442隔離后輸出。電路的邏輯側(cè)由VDD1供電，ADuM5000為電路的總線(xiàn)側(cè)提供隔離電源。

3.3 電路布局

電路布局遵循AN - 0971應(yīng)用筆記中的指導(dǎo)原則，優(yōu)化了高速差分信號(hào)傳輸。LVDS輸入/輸出走線(xiàn)長(zhǎng)度匹配，對(duì)地阻抗為50 Ω（差分對(duì)之間為100 Ω），測(cè)試點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)器/接收器的距離也匹配。同時(shí)，在走線(xiàn)旁邊設(shè)置多個(gè)接地過(guò)孔，以提高高速信號(hào)的完整性。此外，在LVDS輸入RIN1 +、RIN1 - 和RIN2 +、RIN2 - 上安裝了100 Ω的終端電阻。

四、電路評(píng)估與測(cè)試

4.1 供電測(cè)試

為隔離式LVDS接口電路板供電時(shí)，將3.3 V或5 V電源連接到VDD1。通過(guò)檢查VDD2測(cè)試點(diǎn)的電壓來(lái)確認(rèn)電路是否正確供電，該測(cè)試點(diǎn)的電壓應(yīng)為3.3 V或5 V。

4.2 傳輸與接收測(cè)試

通過(guò)將一個(gè)通道的LVDS輸出連接到另一個(gè)通道的LVDS輸入，可以測(cè)試完整的傳輸和接收路徑。例如，測(cè)試通道1時(shí)，使用SMB - to - SMB導(dǎo)線(xiàn)將DOUT1 +連接到RIN1 +，DOUT1 - 連接到RIN1 - 。將信號(hào)或模式發(fā)生器連接到IN1，OUT1測(cè)試點(diǎn)（或OUT1連接器）的輸出應(yīng)與輸入匹配。

4.3 注意事項(xiàng)

在測(cè)量時(shí)，使用低電容探頭（<1 pF）。對(duì)于更高的數(shù)據(jù)速率，應(yīng)使用更短的導(dǎo)線(xiàn)連接LVDS輸出和輸入。

五、學(xué)習(xí)資源

如果你想深入了解CN - 0256電路，可以訪(fǎng)問(wèn)以下資源：

• CN0256設(shè)計(jì)支持包：[http://www.analog.com/CN0256 - DesignSupport](http://www.analog.com/CN0256 - DesignSupport)
• 相關(guān)應(yīng)用筆記：Cantrell, Mark. Application Note AN - 0971. Recommendations for Control of Radiated Emissions with isoPower Devices. Analog Devices.
• 器件數(shù)據(jù)手冊(cè)：ADN4663、ADN4664、ADuM3442和ADuM5000的數(shù)據(jù)手冊(cè)。

CN - 0256隔離式LVDS接口電路為我們提供了一種高效、可靠的解決方案，滿(mǎn)足了工業(yè)和儀器儀表應(yīng)用中LVDS鏈路隔離的需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們可以根據(jù)具體需求對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。你在使用LVDS電路時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。