各类线路驱动器及线路接收机比较——RS-4xx-与非网.PDF

各类线路驱动器及线路接收机比较——RS-4xx、 LVDS 及其它 线路驱动器及接收机具有不同的速度、传输距离及驱动类型，以满足数据链接不 断增长的需求，并支持RS-232 、RS-422 、RS-485 以及LVDS （低电压差分信 号），以用于点对点、多支路(multidrop) 以及总线/背板的应用。 David Mulcahy，产品销售经理，德州仪器 线路驱动器，例如支持RS-232、RS-422、RS-485 以及LVDS的类型，构成了不同层级的集 成电路，以实现相隔一定距离的两个系统或两个器件之间的连接，包括了点对点、多支路以及总线 和背板的应用。对此类器件的需求始于上世纪六十年代初期，其缘由是因为在采用标准逻辑电平进 行长距离高速信号发送时，传输所固有的局限性变得越发的明显。 现今，线路驱动器不仅用于数字数据传输，还用于控制、同步及时钟信号。由于不同厂商在连 接系统的设计及构建上的进步，使得线路驱动器颇为得益于业界标准的开发。 当前的物理层器件具有低功耗、低电磁辐射和低敏感度(susceptibility)、高速等特性，并可 覆盖更长的传输距离，具备更强健的静电放电(ESD)保护。本文将回顾多个常见标准化电平接口的 背景，并详述其相关的应用优点。 诸如晶体管-晶体管逻辑(TTL)或CMOS的逻辑电路可驱动100MHz的量级的输出信号，传输 距离可覆盖数个厘米。发射极耦合逻辑(ECL)是一类逻辑系列（包括了其所派生出的正向发射极耦 合[PECL]、低电压正向发射极耦合[LVPECL]以及负向发射极耦合[NECL]），速度可达到GHz， 覆盖范围可达到米量级。ECL器件主要用于线路驱动器类型的应用，但仍不失为倍受赞誉的逻辑电 平种类。 不同的器件会采用不同的逻辑系列以顺应于较之以往更为苛刻的输入电压阈值，例如背板-晶 体管逻辑、增强型收发(enhanced-transceiver)逻辑以及射电收发(Gunning transceiver)逻 辑，都是针对于背板应用所开发。此类扩展提供了更高的速度，但代价是将增加噪声敏感度。对于 某些采用 19 英寸框架(19-inch rack)系统的背板应用来说，此类系列器件更具效能及效率。 随着时间的推移及数据量的日益增长，并行总线的配置需要有较之以往更宽的比特位宽(bit width)。并行总线的功耗相对较大，并更注重对通道间的偏差(channel-to-channel skew)进行 调节。因此，当今的大多数电信交换机均采用了点对点的网状布局(mesh fabric) 以实现海量的数 据传输，所采用的标准包括以太网、RapidIO以及PCI Express。更高层级的标准包括了协议处理 配置(protocol-handling scheme)、重复应用及参考线路驱动器标准。例如，PCI Express采用 了低电压差分信号(LVDS)，而Profibus则采用了RS-485 电平。 众所周知的RS-232 标准属于单端标准，其优点是低成本及易于实现，缺点是其高噪声敏感 度及串扰、地电势偏移、低数据率以及相对较短的驱动距离。同时，由于接地线路构成了系统的一 部分，使得接收机极有可能因电压瞬变（由于邻近电路或设备的电磁耦合而产生，例如电机）而错 误的触发。 在此注明，“RS”是电气工业协会(EIA)最初指定的推荐标准中所遗留下来的术语。RS-232 经过了多次的修订，现今的名称是EIA/TIA-232-F。（电信工业协会[TIA]隶属于电子工业协会 [EIA]。）此类标准通常被国家或国际标准组织所采用，例如美国国家标准学会(ANSI)、国际电信 联盟(ITU)以及国际标准化组织。 RS-232 标准所规定的最大缆线长度为 15 米，最大传输速度为20kbits/秒。该标准设计用于 数据终端设备（DTE，例如上世纪60 年代的电传打字机）、数据通信设备以及调制解调器之间的 连接。但多数情况下，RS-232 被用于两个DTE 或终端器件之间的相互连接，即采用所谓的“无 调制解调器”直接连接。此后，RS-232 更多的被用于PC 串行端口。 现今的台式电脑及笔记本电脑多采用通用串行总线(USB)，但RS-232 因其应用的广度，以 及其简单性，仍然常见于各类设备。例如，用于大型框架系统中用以引导程序装入及诊断。当前可 用的RS-232 器件速度可高达 1Mbit/秒，并且，由于内置了充电泵，使得此类器件不仅可采用传 统的5V 供电，还可通过3.3V 电源供电。众多的RS-232 驱