具有故障安全偏置功能的差分總線設計

2020-11-22 電子發燒友

具有故障安全偏置功能的差分總線設計

佚名 發表於 2018-05-17 08:50:39

筆者討論了如何在幾種不同的應用裡把低壓差分信號（LVDS）收發器用作高速比較器。在本文中，筆者將介紹差分總線的故障安全偏置以及如何在您的下一個設計裡實現故障安全偏置功能。

可在總線上安裝啟用不止一個驅動器和接收器（被稱為多點）的總線拓撲結構（考慮到它們與點對點總線拓撲結構存在差異）會給系統設計人員帶來挑戰。（如欲回顧一下總線拓撲架構，敬請閱讀筆者以前的一篇博客文章《適合多點應用的LVDS》）。在多點應用中，總線爭用和總線閒置情況會導致正常運行期間總線上發生衝突或通信故障。當不止一個驅動器在工作而總線處於不確定狀態時，會出現總線爭用情況；當所有的驅動器都處於關閉狀態或高阻抗（Hi-Z）狀態時，則會出現總線閒置情況。故障安全偏置網絡的實現能應對這兩種情況。

可實現故障安全偏置功能的總線只有兩種邏輯狀態 —— 高電平狀態和低電平狀態（該總線可處於這兩種狀態）；而沒有故障安全偏置功能的總線則會處於未知狀態。正在工作的驅動器將通過故障安全偏置網絡把總線驅至高電平狀態和低電平狀態或將其偏置到一種已知狀態。沒有故障安全偏置網絡，總線將處於一種未知狀態，其中接收器輸出是無效的；噪聲可通過收發器進行耦合，從而導致錯誤的轉換。圖1展示了一種典型的RS-485總線在具有和沒有故障安全偏置功能時可能的狀態。

圖1：RS-485總線狀態

故障安全偏置電阻器值基於最終應用中所用收發器裝置（如SN65LBC180 RS-485收發器）的接收器最高閾值水平。通常對於RS-485網絡，接收器輸入閾值水平是±200mV；而對於LVDS網絡，接收器輸入閾值水平是±50mV。除接收器閾值水平外，端接電阻器RFS1和RFS2的值還應相等，因為這可為驅動器提供對稱負載。RFS1、ZT1和RFS2的等效電阻應匹配雙絞線電纜或印刷電路板（PCB）跡線的特性阻抗，旨在保持信號完整性（ZT1 ||（RFS1 + RFS2）。此外，ZT2還應匹配該網絡的特性阻抗，目的也是為保持信號完整性（通過減少該網絡上的反射）。圖2展示了一種已實現故障安全偏置功能的多點總線拓撲結構。

圖2：具有故障安全偏置功能的差分總線

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