平穩(wěn)地遠程傳送高速模擬/數(shù)字轉換數(shù)據(jù)

在模擬/數(shù)字轉換中，最理想的是能夠利用最少導線便可將數(shù)字數(shù)據(jù)進行下傳。有時可以采用輸出串行數(shù)據(jù)的模擬/數(shù)字轉換器，這當然是解決這個問題的一個辦法。但這個解決方案本身存在問題需要解決。可以輸出串行數(shù)據(jù)的模擬/數(shù)字轉換器往往受制于傳統(tǒng)串行總線的內(nèi)部結構，以至傳輸速度受到一定的限制。由于這類串行總線經(jīng)常進行單端信號傳輸，因此很易產(chǎn)生電磁干擾，影響鄰近電路的穩(wěn)定性。鄰近電路產(chǎn)生的共模噪音也會影響串行總線的穩(wěn)定性，令數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)誤碼。

克服這些問題的其中一個辦法是采用低電壓差分信號 (LVDS) 數(shù)據(jù)總線。圖 1 是其中一種模擬/數(shù)字轉換器的結構框圖，帶有LVDS 輸出信號，驅(qū)動專用集成電路或解串器。

圖 1：結構框圖

圖中的模擬/數(shù)字轉換器按照 LVDS 信號格式輸出串行數(shù)據(jù)流。接收端則利用可支持 LVDS 的專用集成電路或解串器將 n 位的輸出復原。

通電啟動時，模擬/數(shù)字轉換器與接收器會進入一個兩步驟的啟動過程。這個啟動過程是指確保每一芯片內(nèi)不同鎖相環(huán)路都能實現(xiàn)同步操作的過程。首先，接收器根據(jù)振蕩器提供的脈沖頻率自行鎖定。模擬/數(shù)字轉換器的鎖相環(huán)路根據(jù) CLKIN 自行鎖定。然後，模擬/數(shù)字轉換器輸出一列數(shù)據(jù)，這列數(shù)據(jù)的排列方式稱為 SYNC 模式，其排列模式如下：任何數(shù)目的 "1"之后必定有相同數(shù)目的 "0"，并按數(shù)據(jù)輸出速度計時。接收器內(nèi)的鎖相環(huán)路按照這個 SYNC 模式鎖定，并將 "LOCK"信號傳送回模擬/數(shù)字轉換器，通知模擬/數(shù)字轉換器接收器已鎖定，并隨時準備接收任何傳來的數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)由以下三個部分組成：數(shù)值永遠是 "1"的 "起始位"、n 位的數(shù)據(jù)、以及數(shù)值永遠是 "0"的 "終止位"。圖 2 顯示數(shù)據(jù)傳送的大概流程。

圖 2：流程

因此這個幀是由 n+2 位的數(shù)據(jù)所組成，而數(shù)據(jù)流頻率則是 (n+2) x fsample。接收器的鎖相環(huán)路只要一直處于鎖定狀態(tài)，便可連續(xù)接收數(shù)據(jù)。若鎖相環(huán)路滑出鎖定范圍之外，LOCK 線路便會設定為低態(tài)，而模擬/數(shù)字轉換器又會再次收到提供同步操作模式的請求。

模擬/數(shù)字轉換器的輸出驅(qū)動器可提供恒流源，驅(qū)動 100W 終端的雙絞線、印刷電路上帶狀線或微帶線。圖 3 是兩種典型置于接收器附近的終端電路。

圖3：典型的終端電路

圖3 A 是一幅簡單的終端配置。模擬/數(shù)字轉換器的線路終端設有電阻，有助減低任何可能產(chǎn)生的反射。這個電阻也是恒流源電流產(chǎn)生輸出信號所需的負載。圖 3B 是另一簡單的終端配置，依據(jù)需要使用共模電阻，以減低電纜上的共模。這個方法較為少用。只要采用差分信號格式，模擬/數(shù)字轉換器及解串器之間的導線數(shù)便可減至最少，并確保產(chǎn)生的磁場緊密局限在傳輸線路的附近。這樣可減低這些線路的電磁干擾，以免影響鄰近的電路。