في عصر الطلبات المتزايدة بشكل كبير على نقل البيانات عالية السرعة، يواجه المهندسون تحديًا مشتركًا:كيفية اختيار الحل الأكثر ملاءمة لـ LVDS (الإشارة التفاضلية منخفضة الجهد) من بين مجموعة ساحقة من المنتجات المتاحةكـ تكنولوجيا واجهة متسلسلة تستخدم إشارات تفاضلية منخفضة السرعة لنقل البياناتتم استخدام LVDS منذ فترة طويلة في أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والتلفزيون الرقمي لربط اللوحات المنطقية بألواح LCDومع ذلك، فإن تطبيقاتها تمتد إلى ما هو أبعد من هذه المجالات.
مع خصائص أدائها الاستثنائية ، أصبح LVDS أساسًا للعديد من تقنيات الاتصالات المتسلسلة عالية السرعة ،يلعب دورا حاسما في المجالات ذات متطلبات صارمة لنقل البياناتستقوم هذه المقالة بتحليل المبادئ الأساسية لتكنولوجيا LVDS وتزويد المهندسين بدليل شامل لاختيار المنتج من خلال أمثلة التطبيق العملي.
جوهر تكنولوجيا LVDS يكمن في استخدامه لمصدر تيار ثابت 3.5mA لتوليد إشارات التفاضل منخفضة الجهد مع نطاقات صغيرة تصل إلى 350mV.خصائص النقل التفاضلية تمكن LVDS من قمع ضوضاء الوضع المشترك بشكل فعال وتقليل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، مما يسهل نقل البيانات عالية السرعة والموثوقية. وفقًا لمعايير ANSI و EIA و TIA ، يدعم LVDS نظريًا أقصى معدلات نقل تصل إلى 655Mbps. ومع ذلك ، فإن LVDS لا يمكن أن يكون أكثر من 655Mbps.مع تحسين التصميم بعناية، التطبيقات العملية يمكن أن تحقق معدلات تتجاوز 1Gbps.
تطبيقات LVDS تغطي العديد من الصناعات. وبالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة والتلفزيون الرقمي ، يتم تطبيق التكنولوجيا على نطاق واسع في الأتمتة الصناعية والمعدات الطبية وأجهزة الكترونية للسيارات.في الأتمتة الصناعية ، يسهل LVDS تبادل البيانات عالية السرعة في الوقت الحقيقي بين أجهزة الاستشعار والتحكم والمحركات.تستخدم الأجهزة الطبية LVDS لنقل الصور الطبية عالية الدقة التي تلبي متطلبات جودة صارمةتستخدم أنظمة السيارات LVDS لربط الكاميرات والشاشات ووحدات التحكم ، مما يتيح أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS).
لفهم أفضل للمنتجات المتعلقة بـ LVDS ، يمكننا تصنيفها إلى ثلاث مجموعات رئيسية:
هذه المكونات تغير في المقام الأول بين إشارات TTL / CMOS وإشارات LVDS ، مما يزيد من مسافات الإرسال وزيادة معدلات البيانات.محركات LVDS تحويل إشارات TTL / CMOS إلى إشارات LVDS لنقل الكابلات التفاضلية، في حين أن المستقبلات تحول إشارات LVDS الواردة إلى TTL / CMOS لمعالجة الدوائر اللاحقة.
هذه الأجهزة تعزز جودة إشارة LVDS وتحسن مناعة الضوضاء. أثناء الإرسال ، يمكن أن تعاني إشارات LVDS من تدهور بسبب عوامل مثل فقدان الكابلات وعدم مطابقة المعوقة ،مما يؤدي إلى الضعف والتشوهتستخدم مُعَدّلات الإشارة تقنيات مثل التأكيد المسبق والإزالة من التأكيد والتعادل لتعويض هذه التأثيرات، وتوسيع مسافات الإرسال وزيادة معدلات البيانات.
هذه المكونات تحويل بين تنسيقات البيانات المتوازية والسلسلية، والحد من متطلبات الكابلات وخفض تكاليف النظام.LVDS SERDES تحويل البيانات المتوازية إلى إشارات LVDS متسلسلة لنقل التفاضل، في حين أن SERDES من جانب المستقبل تحويل الإشارات المتسلسلة مرة أخرى إلى تنسيق مواز.
وباعتبارها أكثر منتجات LVDS أساسية ، فإن المحركات والمستقبلات تمكن من نقل مسافات أطول وأسرع عن طريق تحويل إشارات مستوى TTL / CMOS إلى تنسيق LVDS.تنفيذ برامج تشغيل LVDS في نهاية الإرسال والمستقبلات في الوجهة، جنبا إلى جنب مع خطوط النقل التفاضلية، ويسهل نقل إشارات TTL / CMOS الموسعة.
وتشمل المعايير الرئيسية لاختيار محركات/مستقبلات LVDS:
عند استخدام العديد من برامج تشغيل LVDS لنقل إشارات TTL / CMOS متعدد البطاقات بالتوازي ، يجب على المهندسين النظر في تحيز التوقيت بين برامج التشغيل.أجهزة تشغيل LVDS لنفس الطراز تظهر أقصى انحناء بين الأجهزة من 1ns فقط في ظل ظروف متطابقة، والتي لا تشكل عادة مشاكل لإشارات 60 ميغا هرتز أو 80 ميغا هرتز TTL / CMOS.
كمكونات LVDS أكثر تقدمًا ، تستخدم مكيفات الإشارة تقنيات التأكيد المسبق والإزالة من التأكيد ومساواة لتحسين جودة الإشارة والحصانة من الضوضاء ،وبالتالي تمديد مسافات الإرسال وزيادة معدلات البياناتهذه الأجهزة تجد تطبيق في الاتصالات بين FPGA، ASICs، DSPs والدوائر الخارجية، وكذلك في الاتصالات المتبادلة السريعة.
في نقل البيانات عالية السرعة، يمكن أن تتدهور نوعية الإشارة بسبب فقدان الكابلات وعدم مطابقة المعوقة.هذا واضح بشكل خاص عند استخدام FPGAs فعالة من حيث التكلفة التي تصدر إشارات LVDS الزائفة (بدون مصادر تيار ثابتة)تحسن مكيفات الإشارة بفعالية نوعية شكل الموجة في مثل هذه السيناريوهات، مما يؤدي إلى فتحات أكبر في مخطط العين.
تتضمن تقنيات تكييف الإشارة الرئيسية:
عند اختيار مكيفات الإشارة، يجب على المهندسين تقييم:
في حين أن LVDS لا تزال بارزة في نقل البيانات عالية السرعة، فإن زيادة متطلبات معدل البيانات تكشف عن قيود معينة. يوفر التأرجح الصغير للتكنولوجيا مقاومة ضوضاء ضعيفة نسبيًا.ومدى الجهد الضيق للأنماط الشائعة يفرض متطلبات صارمة لتصميم النظاملمواجهة هذه التحديات بمعدلات بيانات أعلى، اعتمد بعض الشركات المصنعة تقنية منطق الوضع الحالي (CML).
معمارية التبديل الحالي لـ CML توفر أسرع سرعات التبديل وانخفاض استهلاك الطاقة. بالمقارنة مع LVDS ،يقدم CML تقلبات فولتاجية أكبر لتحسين مقاومة الضوضاء ومستويات فولتاجية عامة أكثر اتساعًا مما يخفف من قيود تصميم النظامتدعم حالياً معدلات البيانات من 6 جيجابت في الثانية إلى 10 جيجابت في الثانية وما فوق، وتحل CML محل LVDS تدريجياً في بعض التطبيقات عالية السرعة.
باعتبارها تكنولوجيا ناضجة لنقل البيانات عالية السرعة ، يحتفظ LVDS باعتماده على نطاق واسع في العديد من الصناعات. يتطلب اختيار المنتج النظر بعناية في عدد القنوات ،معدل النقل، المسافة، قدرة القيادة، واستهلاك الطاقة. للتطبيقات التي تتطلب معدلات بيانات أعلى، تقنية CML تقدم بديلا قابلا للحياة. مع استمرار تطوير هذه التقنيات،من دون شك أنها ستسمح بتطبيقات جديدة وتدفع إلى مزيد من التقدم في تكنولوجيا المعلومات.
اتصل شخص: Mr. Kelvin Zhu
الهاتف :: +86 15919061504
Arabic
