用于故障安全偏置的替代魯棒電路結(jié)構(gòu)介紹

低壓差分信號(hào)（LVDS）已廣泛用于高速數(shù)字信號(hào)互連。一種流行的總線拓?fù)鋵⒍鄠€(gè)LVDS接收器連接到由LVDS發(fā)送器驅(qū)動(dòng)的100Ω差分雙絞線，稱為多點(diǎn)LVDS總線。交流耦合方法通常用于多點(diǎn)總線。本應(yīng)用筆記探討了多點(diǎn)總線的傳統(tǒng)故障安全偏置電路，并確定了其最常見(jiàn)的弱點(diǎn)是元件變化。本文提出了一種用于故障安全偏置的替代魯棒電路結(jié)構(gòu)。

LVDS信令廣泛用于高速數(shù)字信號(hào)互連，特別是在數(shù)字視頻和相機(jī)信號(hào)中。多點(diǎn)LVDS總線是常用的總線拓?fù)渲唬鼘⒍鄠€(gè)LVDS接收器連接到由LVDS發(fā)送器驅(qū)動(dòng)的100Ω差分雙絞線。這種總線結(jié)構(gòu)是形成LVDS信號(hào)路由多路復(fù)用的便捷方法。此外，更多的LVDS互連使用交流耦合，以避免接地電平偏移和共模干擾。

圖1顯示了典型多點(diǎn)LVDS總線的框圖?？偩€和接收器輸入之間的連接長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短。圖1所示的故障安全偏置電路提供約1.2V的共模偏置。當(dāng)總線不受Tx驅(qū)動(dòng)，或總線長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，電路還會(huì)設(shè)置一個(gè)50mV至100mV的小差分電壓，以驅(qū)動(dòng)LVDS接收器輸出到確定的邏輯狀態(tài)。有關(guān)LVDS故障安全電路的一般討論，請(qǐng)參考應(yīng)用筆記3662：了解LVDS故障安全電路。

圖1.交流耦合LVDS多點(diǎn)總線的總線和接收器輸入之間應(yīng)使用短連接。

多點(diǎn)總線和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接之間的偏置存在顯著差異：多點(diǎn)總線中的接收器必須是高阻抗的，而點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接中的接收器輸入阻抗必須與差分鏈路的100Ω阻抗匹配。因此，電阻值的變化是傳統(tǒng)故障安全偏置電路的一個(gè)常見(jiàn)弱點(diǎn)。本應(yīng)用筆記探討了傳統(tǒng)的故障安全電路設(shè)計(jì)，討論了元件變化的問(wèn)題，并提出了一種新的魯棒偏置電路。

傳統(tǒng)偏置電路及其弱點(diǎn)

最常見(jiàn)的傳統(tǒng)故障安全偏置電路由兩個(gè)LVDS輸入引腳上的兩個(gè)電阻分壓器組成。實(shí)現(xiàn)如圖2a所示。選擇電阻值時(shí)，兩個(gè)輸入引腳的電壓約為1.2V，兩個(gè)輸入引腳的電壓差為-50mV。這兩個(gè)輸入引腳的電壓根據(jù)圖2A所示的標(biāo)稱電阻值計(jì)算得出。當(dāng)總線未被驅(qū)動(dòng)時(shí)，該電壓差將使接收器輸出邏輯低電平。

但是，如果考慮電阻容差，差分電壓的值可能會(huì)發(fā)生顯著變化。假設(shè)使用所有容差為1%的電阻，圖2b顯示電壓差可以達(dá)到-90mV，這是最壞情況下的負(fù)變化?；蛘?，在相反的極端，圖2c顯示電壓差可以低至-16mV。因此，當(dāng)電阻變化±1%時(shí)，故障安全差分輸入可能會(huì)在-80%至+68%之間變化。

圖2.常用的故障安全偏置電路（a）標(biāo)稱電阻值，（b）在±1%容差下產(chǎn)生最大電壓差的設(shè)計(jì)，以及（c）在±1%容差下產(chǎn)生最小電壓差的設(shè)計(jì)。

較大的差分故障安全電壓是這種傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的一個(gè)顯著弱點(diǎn)。較大的電壓差會(huì)引起多種反應(yīng)：邏輯高電平或低電平的占空比變得不平衡;觸發(fā)閾值在輸入的一側(cè)向上移動(dòng)，并降低觸發(fā)點(diǎn)的慢速速率，從而導(dǎo)致接收器的固有抖動(dòng)增加。此外，如圖2c所示，低壓差值可能不足以激活故障安全功能。

為了克服傳統(tǒng)偏置電路中提到的弱點(diǎn)，請(qǐng)考慮以下新的偏置電路，該電路對(duì)電阻變化非常魯棒。

新型故障安全偏置電路

故障安全偏置電路的新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可產(chǎn)生相對(duì)恒定的差分電壓，而與電阻變化無(wú)關(guān)。圖3所示為新電路示意圖。

圖3.圖中顯示了魯棒的故障安全偏置電路（a）標(biāo)稱電阻值，（b）在±5%容差下產(chǎn)生最大電壓差的設(shè)計(jì)，以及（c）在±5%容差下產(chǎn)生最小電壓差的設(shè)計(jì)。

在新電路中，共模電壓從公共電源提供給兩個(gè)輸入引腳。差分電壓由一個(gè)輸入引腳上的下拉（或上拉）電阻產(chǎn)生。從圖3所示的值可以看出，即使使用±5%的電阻，故障安全差分電壓也僅在-15%至+15%之間變化，這比圖2所示電路要魯棒得多。該新電路可用于具有內(nèi)部公共上拉故障保護(hù)電路的LVDS產(chǎn)品，如MAX9169/MAX9170和MAX9174/MAX9175，或具有弱內(nèi)部共模偏置的電路，如MAX9242/MAX9244/MAX9246/MAX9254、MAX9218和MAX9248解串器產(chǎn)品。

審核編輯：郭婷