如何正確耦合和端接串行數據通道

作者：Michael Peffers

歡迎繼續閱讀《模擬線路》上的《獲得連接》系列博客！在上篇《獲得連接》博客《串行解串器 XAUI 至 SFI 設計》一文中，我們深入了解了在 XAUI 至 SFI 協議轉換器設計中使用 TLK10232 的方法。本文我們將回過頭來了解如何在 LVPECL、VML、CML、LVDS 和子 LVDS 接口之間轉換。

系統當前包含 CML 與 LVDS 等各種接口標準。理解如何正確耦合和端接串行數據通道或時鐘通道的傳輸線路是一項非常重要的技能。我們先來了解一下大多數通用接口的電壓等級及所需的端接技術：

圖 1：通用接口電壓等級

圖 2：通用端口端接

接口之間的電壓等級不同，而且各種接口需要不同的端接，因而接口之間并不兼容。不過沒關系，現在已經有了解決該問題的方案。

要成功連接兩個不同的接口，必須在兩個接口之間布置各種 AC 耦合電容器。這些 AC 耦合電容器不僅可除去傳輸信號中的 DC 分量，而且還允許設置新的 DC 偏置或共模電壓。我一般盡可能將 AC 耦合電容器和端接網絡布置在靠近接收器的位置，以便幫助我避免任何傳輸線路影響。不過，如果在您設計的系統中無法對接收器進行控制，那么也可將 AC 耦合與端接設置在發送器附近。

在選擇 AC 耦合電容器值時應注意，在比特周期結束前電容器不能完全充滿。典型的 AC 耦合電容器值在 0.1uF 至 0.01uF 之間，在有問題時，可計算出 RC 的時間常數 T，并根據比特時間進行檢查。在進行 AC 耦合時，還必須具有 DC 平衡數據模式，因為連續不斷 1 和 0 的長期運行會導致電容器飽和或完全放電，從而在比特轉換過程中產生比特錯誤。

在下圖 3 中，我舉了兩個實例，用以說明如何在 CML 驅動器、LVPECL 驅動器和 LVDS 接收器之間實施 AC 耦合。

圖 3：不同接口的互連

連接任意兩個不同接口時可使用這種相同的方法，只要正確端接驅動器和接收器，就可使用 AC 耦合電容器。

我常聽到的一個問題是，“我可不可以通過轉換標準 LVDS 驅動器的輸出來支持子 LVDS 接收器？”該問題的答案是“可以”，我將使用 SN65LVDS100 的 IBIS 以及 Hyperlynx 來介紹實施方法：

圖 4：LVDS 至子 LVDS 的端接方案

圖 5：傳輸的 LVDS 波形

圖 6：在端接后接收到的子 LVDS 波形

在這個最后的實例中，我們并非一定要使用 AC 耦合電容器才能復位共模電壓，因為 R1 與 R3 以及 R2 與 R4 的比值可以設定適用于共模信號的衰減量。不過如果子 LVDS 接收器需要，在這一點上 AC 耦合仍然是一個選項。