探索隔离式LVDS接口电路：CN - 0256的设计与应用

在当今的电子设计领域，低电压差分信号（LVDS）以其低功耗、高速率的特性，在众多应用场景中发挥着重要作用。今天，我们就来深入探讨Circuits from the Lab参考电路中的CN - 0256隔离式LVDS接口电路，看看它是如何解决模拟、混合信号和射频设计挑战的。

文件下载：EVAL-CN0256-EBZ.pdf

一、核心器件介绍

在CN - 0256电路中，有几个关键的器件值得我们关注：	器件名称	功能
ADN4663	双通道LVDS驱动器
ADN4664	双通道LVDS接收器
ADuM3442	四通道数字隔离器
ADuM5000	隔离式DC - DC转换器

这些器件相互协作，共同实现了LVDS接口的隔离功能。

二、电路功能与优势

2.1 LVDS标准

LVDS是一种成熟的标准（TIA/EIA - 644），适用于低功耗、高速的点对点通信。在仪器仪表和控制应用中，它可以在背板或短电缆链路上传输大量数据，或者将高速时钟分配到应用电路的不同部分。

2.2 隔离优势

CN - 0256电路展示了LVDS接口的隔离功能，其优势显著。一方面，它能提供安全隔离，保护电路免受故障条件的影响；另一方面，还能实现功能隔离，提高电路的鲁棒性。

2.3 具体优势体现

• 信号隔离：ADuM3442对LVDS驱动器和接收器的逻辑信号进行隔离，确保电路总线侧的标准LVDS通信。
• 高度集成：仅使用ADuM3442和ADuM5000这两个宽体SOIC器件，就实现了对标准LVDS器件ADN4663和ADN4664的隔离。
• 低功耗：与传统的光耦合器隔离相比，该电路功耗更低，符合LVDS应用的低功耗特点。
• 多通道隔离：该电路实现了四通道隔离，可用于并行通道以最大化数据吞吐量。
• 高速运行：隔离功能最高可在150 Mbps的速度下运行，满足基本的LVDS速度要求。

三、电路描述

3.1 应用场景

隔离式LVDS主要应用于板对板、背板和印刷电路板（PCB）通信链路的安全隔离和/或功能隔离。例如，在具有LVDS背板的系统中，安全隔离可防止插件卡受到高压瞬变的影响；在测量设备中，功能隔离可以提供浮动接地平面，提高测量数据的完整性，减少来自其他部分的干扰。

3.2 电路连接

逻辑信号从IN1和IN2输入，经ADuM3442隔离后，其输出连接到ADN4663 LVDS驱动器，产生LVDS信号。ADN4664 LVDS接收器接收LVDS信号，其输出再经ADuM3442隔离后输出。电路的逻辑侧由VDD1供电，ADuM5000为电路的总线侧提供隔离电源。

3.3 电路布局

电路布局遵循AN - 0971应用笔记中的指导原则，优化了高速差分信号传输。LVDS输入/输出走线长度匹配，对地阻抗为50 Ω（差分对之间为100 Ω），测试点与驱动器/接收器的距离也匹配。同时，在走线旁边设置多个接地过孔，以提高高速信号的完整性。此外，在LVDS输入RIN1 +、RIN1 - 和RIN2 +、RIN2 - 上安装了100 Ω的终端电阻。

四、电路评估与测试

4.1 供电测试

为隔离式LVDS接口电路板供电时，将3.3 V或5 V电源连接到VDD1。通过检查VDD2测试点的电压来确认电路是否正确供电，该测试点的电压应为3.3 V或5 V。

4.2 传输与接收测试

通过将一个通道的LVDS输出连接到另一个通道的LVDS输入，可以测试完整的传输和接收路径。例如，测试通道1时，使用SMB - to - SMB导线将DOUT1 +连接到RIN1 +，DOUT1 - 连接到RIN1 - 。将信号或模式发生器连接到IN1，OUT1测试点（或OUT1连接器）的输出应与输入匹配。

4.3 注意事项

在测量时，使用低电容探头（<1 pF）。对于更高的数据速率，应使用更短的导线连接LVDS输出和输入。

五、学习资源

如果你想深入了解CN - 0256电路，可以访问以下资源：

• CN0256设计支持包：[http://www.analog.com/CN0256 - DesignSupport](http://www.analog.com/CN0256 - DesignSupport)
• 相关应用笔记：Cantrell, Mark. Application Note AN - 0971. Recommendations for Control of Radiated Emissions with isoPower Devices. Analog Devices.
• 器件数据手册：ADN4663、ADN4664、ADuM3442和ADuM5000的数据手册。

CN - 0256隔离式LVDS接口电路为我们提供了一种高效、可靠的解决方案，满足了工业和仪器仪表应用中LVDS链路隔离的需求。在实际设计中，我们可以根据具体需求对电路进行优化和调整。你在使用LVDS电路时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。