连接起来：高速 LVDS 比较器

在这篇文章中，我将研究使用 LVDS 接收器作为高速比较器，这在晶体振荡器的输出不是最佳的应用中或在出厂设置中的光电检测器电路中非常有用。

LVDS(Low Voltage Differential Signaling)是一种低振幅差分信号技术。它使用幅度非常低的信号(约350mV)通过一对差分PCB走线或平衡电缆传输数据。它能以高达数千Mbps的速度传送串行数据。由于电压信号幅度较低，而且采用恒流源模式驱动，故只产生极低的噪声，消耗非常小的功率，甚至不论频率高低功耗都几乎不变。此外，由于LVDS以差分方式传送数据，所以不易受共模噪音影响。

在需要将时钟分布在背板、电缆组件甚至复杂或大型主板上的应用中，时钟边沿会受到介质退化效应的影响。这些效应的产物可能是一个看起来更像正弦波而不是方波的时钟。在这一点上，受损的时钟可能无法用于终端设备，这意味着即将举行额外的内部设计团队会议和董事会旋转。

解决此问题的一个简单解决方法是将 LVDS 接收器配置为高速比较器，方法是在其中一个输入上放置静态共模电压，并将受损信号驱动到相反的输入。此 LVDS 实施的产品是一个完全摆动的清理时钟，现在可以分配给终端设备。图 1 描述了 LVDS 电路设计，而图 2 显示了SN65LVDS4在 50 MHz 时的输出。B 输入连接到静态 50 mV，A 输入在 0 到 100 mV 之间摆动。

图 1：使用 LVDS 接收器改善振荡器边沿

图2：50 MHz 时的SN65LVDS4输出

●说明: SN65LVDS4 是一款单通道、低电压差分线路接收器，采用小型 UQFN 封装。

●特性:

■旨在实现高信号传输速率：

▲500Mbps 接收器(1)线路的信号传输速率是指每秒钟的电压转换次数，单位为 bps (每秒比特数)

■由 1.8V 或 2.5V 内核电源供电

■采用 1.5mm × 2mm UQFN 封装

■总线引脚静电放电(ESD)保护等级超过 2kV (HBM)

■低电压差分信令，可向一个 100 Ω 负载提供 350V 的典型输出电压

■传播延迟时间

▲典型值为 2.1ns (接收器)

■ 250MHz 频率下的功耗

▲典型值为 40mW

■需要从外部提供故障安全保护

■差分输入电压阈值< 50mV

■可基于外部 VDD 引脚提供输出电压逻辑电平( 3.3V LVTTL 、 2.5V LVCMOS 和 1.8V LVCMOS )，无需外部电平转换

LVDS 接收器可用作高速比较器的另一个应用是红外光光电检测器电路。光电二极管是反向偏置的，通过二极管的漏电流根据二极管上是否存在光 (I L ) 或不存在光 (I D ) 而有所不同。图 3 显示了这种 LVDS 电路设计的示例。

图 3：使用 LVDS 接收器的光电检测器电路设计

对于此示例，假设 I L为 30 µA，I D为 5 nA。如果 R 3值为 100 kΩ，您可以使用始终忠实的欧姆定律计算高电平和低电平电压分别为 3 V 和 500 mV。接收器 B 输入端的参考电压为 V CC /2。当光线被遮挡时，您将处于黑暗(ID)的情况，并且低电平将从SN65LVDS4接收器的 R 引脚输出。没有挡光时，有亮(I L )的情况， SN65LVDS4会注册出高电平接收器的 R 引脚。像这样的电路在工厂环境中可能很有用，其中罐头或瓶子在装瓶厂中通过传感器飞行，并且需要一个简单的计数器来测量生产率。