由于低压差分信号传输 (LVDS) 技术可以支持较高的数据传输速度，而且功耗远比同类技术低，因此渐渐成为厂商普遍采用的差分接口标准。市场上很多产品都需要在低功率的操作环境下进行高速数据传输，只要采用 LVDS 技术，便可确保所开发的新产品能够支持高达数百 Mpbs 的数据传输速度。
我们现在甚至可以将 LVDS 技术整合到串行/解串器等集成电路之内。这个发展趋势显示，任何系统都可充分利用 LVDS 接口技术，以确保数据可在芯片之间、插卡之间、机架到机架之间、机柜到机柜之间传递。虽然 LVDS 串行/解串器接口可以驱动不同机架之间的连接电缆，但电缆的长度受到一定的限制，一般短至只有几英_ (芯片与芯片之间)，最长则不超过几米。但目前许多系统都需要加强长距离传送数据的能力，以确保可以利用长达 100 米以上的电缆传送数据。对于系统设计工程师来说，电缆加长之后，他们便要解决多个长距离传送的设计问题。本文主要讨论如何扩大 LVDS 技术的数据传送范围，以满足长距离传送的要求，文中建议的办法是采用高速串行数字接口(SDI)自适应电缆均衡器及电缆驱动器芯片。
系统之间的信号传输
串行电缆传送系统通常采用同轴电缆或双绞线。无论采用什么类型的电缆，信号在传送过程中都会出现大幅衰减，衰减程度取决于数据传输率 (频率) 及电缆长度。经由电缆传送的低电压差分信号也会同样出现的衰减情况，因此这类信号只适用于短距离的传送。图1 图中所示的通信通道采用 10 位的 LVDS 串行/解串器以及串行数字接口电缆驱动器/均衡器芯片组驱动经由同轴电缆传送的信号。
系统若采用没有信号调节功能的 LVDS 芯片，电缆的长度一般不能超过几米。但这些系统只要采用设有驱动器预加重功能和接收器均衡功能的 LVDS 集成电路，电缆的长度便可长达 15 至 20 米。采用 LVDS 接口芯片的系统如果必须进行长距离的数据传送 (数十米以至数百米)，便应采用专为驱动较长电缆而设的芯片，并将之搭配 LVDS 芯片一起使用，以便互相支持。图 1 所示的便是这类系统的传输通道。
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这条传输通道采用美国国家半导体 10 位的串行/解串器 (DS92LV1021A 和 DS92LV1212A) 以及串行数字接口电缆驱动器/均衡器芯片组 (CLC001 和 CLC012)。这组串行/解串器可以缩小连接器及电缆的体积，有助降低系统成本。此外，这组串行/解串器还可充分利用低电压差分信号传输的优点，例如卓越的抗噪音干扰能力、低功率操作、低电磁干扰、更宽松的退耦规定以及简单的终端设计。图2 图中所示的通信通道利用 10 位的 LVDS 串行/解串器以及串行数字接口电缆驱动器/均衡器芯片组驱动经由双绞线电缆传送的信号。
经由电缆长距离传送而来的信号都会出现衰减现象，但只要采用串行数字接口电缆驱动器/接收器芯片组便可避免信号衰减。CLC012 是负责执行这个任务的主要芯片，其主要工作是将经由电缆传送的信号均衡。在整个防止信号衰减的过程中，CLC012 芯片发挥极重要的作用。即使所用的电缆较长，例如长达 300 米的优质同轴电缆 (Belden 8281) 或长达 120 米的 5 类无屏蔽式双绞线电缆 (这样的长度足以令所传送的 200MHz 信号出现 40dB 的衰减)，均衡器芯片都可自动为信号损耗提供补偿。均衡器可为电缆损耗提供补偿，使电缆传来的串行数字信号可以重新组构，恢复其原有强度。
图2 所示的是另一通信通道的结构框图，图中所示的 10 位 LVDS 串行/解串器及串行数字接口电缆驱动器/均衡器芯片组可通过双绞线电缆传送数据。除了采用的电缆有所不同之外，这条通道与图 1 所示的通道只有一个分别，那就是 R1 至 R6 的电阻值。这些电阻值的大小经由实验决定。我们只要调控电阻值，便可将信号调节至最理想的均衡状态。
实验结果
图 1 及图 2 所示的电路均利用相关芯片的评估套件组建，并曾利用误码率测试仪加以测试。测试结果显示，这两款电路在操作时并无误码出现。测试用的输入信号是一条 10 位宽的伪随机码流 (PRBS-15)，并由 40 MHz 的时钟 (DS92LV1021A TCLK) 加以锁定。数据传输率相等于利用电缆传送的 480 Mbps 传输速度。
有一点我们需要留意：这两个电路设计都利用交流耦合均将 CLC012 PECL 的输出电平与 DS92LV1212A 接收器的 LVDS 电平隔离，对于直流均衡的数据来说，这个设计非常适用。但对于直流非均衡的数据来说，设计上必须利用直流耦合将 CLC012 与 LVDS 接收器连接起来。PECL 与 LVDS 之间的接口需要衰减网络，网络会衰减信号边缘，以降低最高数据传输率。
如何提高性能
对于利用 LVDS 串行/解串器及串行数字接口芯片进行长距离数据传送的通道来说，以下的几个建议有助提高数据传送的性能。
1. 应按照电缆阻抗的大小为 CLC001 芯片提供适当的负载。
2. 应利用 CLC001 RREF 及 R1 至 R6 等电阻调控电缆内各信号的电平，以便电缆可以发挥最高的均衡效果，以及为电缆提供适当的端接。
3. 应按照 LVDS 接收器互连线路的阻抗大小为 CLC012 芯片提供适当的负载。
4. 应尽量服从印刷电路板的布局布局 -- 详细规定可参考有关芯片的数据表。
5. 应采用屏蔽双绞线电缆，以便将串音减至最少。
6. 所采用的连接器必须能够支持高达千兆位以上数据传输率，而且连接器阻抗必须可以调控
结语
以上两个电路应用示例清楚显示 LVDS 串行/解串器芯片组的优点，即使信号需要传送至几十米以至两百米以外的地方，系统设计工程师都可利用 LVDS 串行/解串器驱动信号。这两款电路都利用有关芯片的评估套件组建，而且都曾利用同轴及双绞线电缆进行测试，测试结果显示整个传送过程没有误码出现。 |
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