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汽車電子領(lǐng)域的管理論文
數(shù)據(jù)通信需求的增長造就了多種新型數(shù)據(jù)接口，這些數(shù)據(jù)接口針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域提供相應(yīng)的電平指標。高數(shù)據(jù)率、高抗干擾性和構(gòu)造簡單成為開發(fā)這些接口的關(guān)鍵要求。本文討論LVDS的各種多媒體特性，其中包括：低電源電壓、低功耗、低輻射、高抗干擾能力以及簡單的電纜布線與終端匹配。
低電壓差分信號傳輸（LVDS）已經(jīng)在眾多應(yīng)用中得到驗證，LVDS在傳送高數(shù)據(jù)率信號的同時還具有其它優(yōu)勢：與低電源電壓的兼容性；低功耗；低輻射；高抗干擾性；簡單的布線和終端匹配。
LVDS為差分模式（圖1），這種模式固有的共模抑制能力提供了高水平的抗干擾性，由于具有較高的信噪比，信號幅度可以降低到大約100mV（圖2），允許非常高的傳輸速率。較低的信號擺幅還有助于降低功耗。與上述優(yōu)勢相比，LVDS的缺陷（每一通道需要兩根連線傳輸信號）已經(jīng)顯得微不足道。
隨著汽車內(nèi)部整合的安全和輔助電子設(shè)備的增加，汽車領(lǐng)域?qū)Ω咚倩ミB的需求急劇增長，主要集中在用于駕駛支持（電子后視鏡、導(dǎo)航系統(tǒng)、泊車距離控制、超視距顯示、仰視顯示）的視頻顯示系統(tǒng)，車載娛樂系統(tǒng)（電視和DVD播放器）等，這些應(yīng)用要求高速數(shù)據(jù)傳輸，以滿足圖像傳遞的要求。正是這些需求的增長，帶動LVDS產(chǎn)品在這些領(lǐng)域嶄露頭角（圖3）。
LVDS非常適合汽車應(yīng)用。汽車內(nèi)部存在眾多的電磁輻射源，因此，抗干擾能力是汽車電子設(shè)計最基本的要求。另外，考慮到LVDS傳輸線自身的低輻射優(yōu)勢，對系統(tǒng)的其它設(shè)施幾乎不產(chǎn)生額外干擾。LVDS傳輸只需要簡單的電阻連接，簡化了電路布局，線路連接也非常簡單（采用雙絞銅質(zhì)電纜）。LVDS兼容于各種總線拓撲：點到點拓撲（一個發(fā)送器，一個接收器）；多分支拓撲（一個發(fā)送器，多個接收器）；多點拓撲（多個發(fā)送器，多個接收器）。
汽車設(shè)計中存在一個關(guān)鍵問題，即車體不同位置的地電位有很大差異，電位差可能達到幾伏特。直流耦合接口配置下，這樣的電位差會很快中斷數(shù)據(jù)傳輸。這個問題可以通過電容耦合傳輸信號解決，前提是信號傳輸中不會對電容在同一個方向長時間充電。
而實際應(yīng)用無法排除這種同一方向長時間充電的可能性，比如，在傳輸長串的連續(xù)1信號時。MAX9213/9214（圖4）利用“直流平衡”技術(shù)避免了上述問題，這類器件監(jiān)控它的傳輸數(shù)據(jù)，當顯示有過長的連續(xù)1或0信號時，芯片會在發(fā)送數(shù)據(jù)前將數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)，接收器可以很容易地通過翻轉(zhuǎn)信號重建原始信號。這些操作消除了長串連續(xù)1或連續(xù)0信號，降低電容充電的影響，從而有效解決地電位偏差問題。
從圖3可以看出另外一個潛在問題：眾多的系統(tǒng)互連意味著大量的電纜連線，而在原有的汽車設(shè)計中電纜（線束）連接已經(jīng)非常擁擠，為了解決這一問題，需要區(qū)分不同數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊�，并非所有連接都要求特別高的速率，Maxim推出的MAX9217/9218可以通過一對兒雙絞線提供高達700Mbps數(shù)據(jù)速率（圖5）。以這個容量可以毫不費力地連接480x800分辨率的顯示器。
為了進一步優(yōu)化電磁輻射特性，Maxim的芯片還將并行數(shù)據(jù)顯示過程中的所有切換操作都同步到時鐘頻率上，這個頻率可以在3MHz到35MHz范圍調(diào)節(jié)（對于一個既定應(yīng)用，采用所允許的最低時鐘頻率以最小化電磁輻射）。另外，通過降低數(shù)據(jù)流本身引起的開關(guān)量，包括特殊的編碼和串行輸出的共模濾波，也有助于改善電磁兼容性。光纖接口也可以改善EMI，但這種方案存在其它問題，而且價格昂貴。
LVDS器件必須具有較高的ESD保護，特別是輸入、輸出引腳，這也是汽車工業(yè)非常普遍的要求。這些引腳必需能夠承受IEC61000-4-2規(guī)定的±15kV氣隙放電、±8kV接觸放電，或者是ISO10605規(guī)定的±25kV氣隙放電、±8kV接觸防電。
綜上所述，無論是現(xiàn)在還是將來，LVDS接口都是汽車應(yīng)用中連接板級系統(tǒng)的極好選擇。為了達到這一目標，Maxim基于第一代LVDS產(chǎn)品的測試以及應(yīng)用中取得的經(jīng)驗，開發(fā)出了日益完善的芯片，在近幾年內(nèi)，這些芯片必將成為汽車總線系統(tǒng)設(shè)計中LVDS連接方案的主導(dǎo)產(chǎn)品。
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