Приложение Д (справочное). Сигнальный уровень SpaceWire. Краткая информация о методе дифференциальных сигналов низкого напряжения (LVDS)

Приложение Д
(справочное)

Сигнальный уровень SpaceWire. Краткая информация о методе дифференциальных сигналов низкого напряжения (LVDS)

Д.1 SpaceWire использует для передачи информации передачу низковольтных дифференциальных сигналов (LVDS) с электрическими характеристиками, описанными в ANSI/TIA/EIA-644 [3].

Д.2 LVDS применяют для организации передачи данных между платами в одном устройстве и между устройствами, расположенными на расстояниях 10 м и более.

Д.3 Метод LVDS обладает следующим рядом свойств, способствующих удобству при передаче информации [4]:

а) малые шумы при переключениях источников питания, т.к. суммарный ток электропитания передатчика близок к постоянному, - величина отклонения от постоянного значения тока находится около плюс 3,5 мА для логической единицы и около минус 3,5 мА для логического нуля;

б) высокая устойчивость к разности заземляющих потенциалов приемника и передатчика - метод LVDS допускает разность заземляющих потенциалов до  1 В;

в) низкая восприимчивость к внешним электромагнитным помехам, т.к. дифференциальный сигнал передается по витой паре;

г) низкий уровень излучаемых электромагнитных помех, т.к. малые равные по величине и противоположные по знаку токи создают малые электромагнитные поля, компенсирующие друг друга;

д) независимость от конкретного источника напряжения питания;

е) согласующий резистор на входе приемника 100 Ом;

ж) защита от сбоев путем перехода выхода приемника в высокоимпедансное состояние в следующих случаях:

1) питание на приемник подается, а питание на передатчик не подается,

2) во входной цепи приемника возникло короткое замыкание,

3) во входной цепи приемника произошел разрыв;

ГАРАНТ:

Нумерация подпунктов приводится в соответствии с источником

и) относительно небольшая потребляемая мощность по цепям питания в схемах LVDS, составляющая обычно порядка 50 мВт на одну пару приемник-передатчик, в то время как при использовании методов ECL или PECL потребляемая мощность по цепям питания - около 120 мВт.

Д.4 На рисунке Д.1 показаны стандартные приемник и передатчик LVDS, соединенные кабелем или проводниками печатной платы с дифференциальным сопротивлением 100 Ом.

1 - источник постоянного тока; 2 - передатчик; 3 - передающая ось (100 Ом); 4 - приемник

Рисунок Д.1 - Работа LVDS

Д.5 В передатчике LVDS используют логические схемы с переключением постоянного тока. Источник постоянного тока вырабатывает ток со значением величины, равной приблизительно 3,5 мА, который проходит через передатчик, затем по линии передачи через резистор приемника сопротивлением 100 Ом и возвращается обратно в передатчик через передающую линию. Две пары транзисторных переключателей передатчика управляют направлением тока через резистор приемника. Когда транзисторные переключатели передатчика, обозначенные на рисунке Д.1 знаком "+", включаются, а транзисторные переключатели, обозначенные знаком "-", выключаются, ток начинает протекать по направлению, обозначенному стрелками, создавая положительное напряжение на резисторе приемника. Когда транзисторные переключатели, обозначенные знаком "-", включаются, а транзисторные переключатели, обозначенные знаком "+", выключаются, создается обратное направление тока и отрицательное напряжение на резисторе приемника.

Д.6 Приемники LVDS имеют на входе высокий импеданс, так что величина падения напряжения на согласующем резисторе составляет примерно + 350 мВ при прохождении тока 3,5 мА.