LVDS在汽車電子中的應用

2021-07-26 22:59:11 字數 1992 閱讀 6080

低電壓差分訊號傳輸(lvds)

已經在眾多應用中得到驗證,lvds在傳送高資料率訊號的同時還具有其它優勢: 與低

電源電壓的相容性;低功耗

;低輻射;高抗干擾性;簡單的佈線和終端匹配。

lvds為差分模式(圖1),這種模式固有的共模抑制能力提供了高水平的抗干擾性,由於具有較高的訊雜比,訊號幅度可以降低到大約100mv (圖2),允許非常高的傳輸速率。較低的訊號擺幅還有助於降低

功耗。與上述優勢相比,lvds的缺陷(每一通道需要兩根連線傳輸訊號)已經顯得不那麼重要了。

圖1. 基本的lvds傳送接收結構

圖2. lvds的訊號強度和幅度

圖3. 汽車應用的典型lvds連線

lvds非常適合汽車應用。汽車內部存在眾多的電磁輻射源,因此,抗干擾能力是汽車電子設計

最基本的要求。另外,考慮到lvds傳輸線自身的低輻射優勢,對系統的其它設施幾乎不產生額外干擾。lvds傳輸只需要簡單的電阻連線,簡化了電路布局,線路連線也非常簡單(採用雙絞銅質電纜)。lvds相容於各種匯流排拓撲

: 點到點拓撲(乙個傳送器,乙個接收器); 多分支拓撲(乙個傳送器,多個接收器); 多點拓撲(多個傳送器,多個接收器)。

汽車設計中存在乙個關鍵問題,即車體不同位置的地電位有很大差異,電位差可能達到幾伏特。直流耦合介面配置下,這樣的電位差會很快中斷資料傳輸。這個問題可以通過電容耦合傳輸訊號解決,前提是訊號傳輸中不會對電容在同乙個方向長時間充電。

而實際應用無法排除這種同一方向長時間充電的可能性,比如,在傳輸長串的連續1訊號時。max9213/9214 (圖4)利用「直流平衡」技術避免了上述問題,這類器件監控它的傳輸資料,當顯示有過長的連續1或0訊號時,晶元會在傳送資料前將資料翻轉,接收器可以很容易地通過翻轉訊號重建原始訊號。這些操作消除了長串連續1或連續0訊號,降低電容充電的影響,從而有效解決地電位偏差問題。

圖4. 兩晶元傳輸方案,結合了收發功能和序列-解串功能

從圖3可以看出另外乙個潛在問題:眾多的系統互連意味著大量的電纜連線,而在原有的汽車設計中電纜(線束)連線已經非常擁擠,為了解決這一問題,需要區分不同資料傳輸的要求,並非所有連線都要求特別高的速率,maxim推出的max9217/9218可以通過一對twisted pair提供高達700mbps資料速率。以這個容量可以輕鬆地連線480 x 800解析度的顯示器。

圖5. 交流耦合序列器和解串器的功能框圖

為了進一步優化電磁輻射特性,maxim的晶元還將並行資料顯示過程中的所有切換操作都同步到時鐘頻率上,這個頻率可以在3mhz到35mhz範圍調節(對於乙個既定應用,採用所允許的最低時鐘頻率以最小化電磁輻射)。另外,通過降低資料流本身引起的開關量,包括特殊的編碼和序列輸出的共模濾波,也有助於改善電磁相容性。

光纖介面

也可以改善emi,但這種方案存在其它問題,而且**昂貴。

lvds器件必須具有較高的esd保護,特別是輸入、輸出引腳,這也是****非常普遍的要求。這些引腳必需能夠承受iec 61000-4-2規定的±15kv氣隙放電、±8kv接觸放電,或者是iso 10605規定的±25kv氣隙放電、±8kv接觸防電。

綜上所述,無論是現在還是將來,lvds介面都是汽車應用中連線板級系統的極好選擇。 為了達到這一目標,maxim基於第一代lvds產品的測試以及應用中取得的經驗,開發出了日益完善的晶元,在近幾年內,這些晶元必將成為汽車匯流排系統設計中lvds連線方案的主導產品。

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