設(shè)計(jì)目標(biāo)

設(shè)計(jì)說(shuō)明

LVDS 信號(hào)恢復(fù)電路在數(shù)字系統(tǒng)中用來(lái)檢索失真時(shí)鐘或數(shù)據(jù)波形。由于存在雜散電容、雜散電感或傳輸線反射，這些時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)在長(zhǎng)跡線上會(huì)衰減和失真。該比較器用于檢測(cè)衰減和失真的輸入信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為滿量程 LVDS 輸出信號(hào)。此電路還可用于從單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為 LVDS 信號(hào)。在這種情況下，動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)電壓將連接到比較器的反相終端，該端從輸入信號(hào)中提取共模電壓。

設(shè)計(jì)說(shuō)明

1. 選擇具有低輸入失調(diào)電壓和快速傳播延遲的比較器。
2. 應(yīng)使用切換頻率大于輸入信號(hào)頻率的比較器，以便正確地處理傳入數(shù)字信號(hào)。如果數(shù)據(jù)表中沒(méi)有規(guī)定下限值，則 30% 的裕量足以滿足工藝和溫度變化要求。
3. 信號(hào)應(yīng)繞動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)的波形中點(diǎn)對(duì)稱，從而準(zhǔn)確地確定輸入信號(hào)的共模電壓。對(duì)于占空比超出 30% 至 70% 的信號(hào)，動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)必須替換為外部基準(zhǔn)源。

設(shè)計(jì)步驟（LVDS 輸入）

1. 將 LVDS 輸入的正負(fù)部分分別連接到比較器的同相和反相端子。
2. 確保 LVDS 信號(hào)通過(guò)兩個(gè)輸入端之間連接的 100Ω 電阻 R₁ 正確端接。
3. 將 VCC 連接到 TLV3605 SHDN 引腳以禁用器件的關(guān)斷功能。
4. 使用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間連接的 100Ω 電阻 R_L 端接輸出信號(hào)。
5. 如果輸入信號(hào)除了衰減之外還有噪聲，TLV3605 能夠通過(guò)其可調(diào)遲滯功能來(lái)處理噪聲。該引腳可由電壓源驅(qū)動(dòng)或連接到 VEE 的電阻器，并可使比較器具有高達(dá) 65mV 的遲滯，并根據(jù)引腳上所示電壓鎖存輸出。有關(guān)更多信息，請(qǐng)參閱 TLV3604、TLV3605 具有 LVDS 輸出的 800ps 高速 RRI 比較器 數(shù)據(jù)表。對(duì)于該電路，通過(guò)將 600kΩ 電阻器連接到 VEE 來(lái)實(shí)現(xiàn) 10mV 的遲滯從而抵消嘈雜的輸入信號(hào)。

設(shè)計(jì)步驟（單端輸入）

1. 將比較器的同相輸入設(shè)置為輸入數(shù)據(jù)信號(hào)。
2. 使用電容器 C₁ 和電阻器 R₁ 從低通網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)。將網(wǎng)絡(luò)的輸入連接到同相輸入端，將輸出連接到反相輸入端。
3. 調(diào)整動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)值的大小，使其截止頻率明顯低于輸入信號(hào)的工作頻率，同時(shí)確保網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)足夠小，從而實(shí)現(xiàn)最大響應(yīng)度。將 C₁ 設(shè)為 0.1μF，將時(shí)間常數(shù) $\tau$ 設(shè)計(jì)為 10μs，計(jì)算需要的電阻器值：
   $\tau = R_1{C}_1$
   ${\text{10μs = R}}_1{\text{(100nF) ? R}}_1\text{ = 100Ω}$
   使用求解的電阻值，確保截止頻率仍然明顯低于輸入信號(hào)頻率。
   $f_{cutoff}=\frac{1}{2\pi R_1{C}_1}=\frac{1}{2\pi \left(100\Omega \right)\left(100nF\right)}=15.915khz?1GHz$
   時(shí)間常數(shù) $\tau$ 與 f_cutoff 成反比。τ 越快 $，$ 動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)輸出節(jié)點(diǎn)對(duì)輸入的反應(yīng)越強(qiáng)，同時(shí)將截止頻率推高。然而，如果動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)的截止頻率接近輸入信號(hào)的工作頻率，網(wǎng)絡(luò)的輸出就無(wú)法正確濾除輸入信號(hào)的高頻分量，從而無(wú)法產(chǎn)生穩(wěn)定的直流基準(zhǔn)電壓來(lái)與輸入信號(hào)進(jìn)行比較。

   平衡信號(hào)的準(zhǔn)確濾波和 $\tau$ 為啟動(dòng)時(shí)間。當(dāng)系統(tǒng)在未充電狀態(tài)下啟動(dòng)時(shí)，一旦激活系統(tǒng)，就會(huì)有一段時(shí)間（大約 5 $\tau$ ），直到反相輸入端的電壓電平處于準(zhǔn)確電平。

4. 將 VCC 連接到 TLV3605 SHDN 引腳以禁用器件的關(guān)斷功能。
5. 使用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間連接的 100Ω 電阻 R_L 端接輸出信號(hào)。
6. 如果輸入信號(hào)除了衰減之外還有噪聲，TLV3605 能夠通過(guò)其可調(diào)遲滯功能來(lái)處理噪聲。該引腳可由電壓源驅(qū)動(dòng)或連接到 VEE 的電阻器，并可使比較器具有高達(dá) 65mV 的遲滯，并根據(jù)引腳上所示電壓鎖存輸出。有關(guān)更多信息，請(qǐng)參閱 TLV3604、TLV3605 具有 LVDS 輸出的 800ps 高速 RRI 比較器 數(shù)據(jù)表。對(duì)于該電路，通過(guò)將 600kΩ 電阻器連接到 VEE 來(lái)實(shí)現(xiàn) 10mV 的遲滯從而抵消嘈雜的輸入信號(hào)。

設(shè)計(jì)仿真

瞬態(tài)仿真結(jié)果

LVDS 輸入

單端輸入

設(shè)計(jì)參考資料

有關(guān) TI 綜合電路庫(kù)的信息，請(qǐng)參閱模擬工程師電路手冊(cè)。

請(qǐng)參閱電路 SPICE 仿真文件 SNOM771 (LVDS) 和 SNOM710（單端）。

有關(guān)大量比較器主題（包括遲滯、傳播延遲和輸入共模范圍）的更多信息，請(qǐng)參閱 TI 高精度實(shí)驗(yàn)室。

設(shè)計(jì)特色比較器

設(shè)計(jì)備用比較器