一种磁耦合隔离式LVDS缓冲器的研究与设计.pdfVIP

摘要

摘要

隔离式LVDS缓冲器融合了LVDS的高速数据传输能力与电气隔离的安全特

性，为现代电子系统提供了一个既高效又安全的解决方案。这项技术通过使用差分

信号来传输数据，极大地降低了信号在传输过程中的损失和干扰，确保了即便在复

杂的电磁环境下，信号也能保持其完整性和稳定性。本设计为LVDS技术加入电

气隔离功能则大大增强了系统面对高电压和电流冲击的抵抗力，这在工业控制、医

疗设备及电力系统等关键领域尤其重要。本设计中的隔离式LVDS缓冲器依靠片

上变压器技术，将变压器集成在芯片中，减少对额外隔离元件的需求，简化了系统

设计。并且，它在提升数据传输速率的同时也显著改善了系统的电磁兼容性。

本设计分析了国际上主流的高速差分接口技术，并基于目前国际上主流的

ANSI/TIA/EIA-644A标准，对LVDS接口技术中接收器与驱动器进行了研究。并

在此基础上分析并总结了常用的隔离技术，着重分析了磁耦合隔离器中，信号的调

制原理。在此基础上设计了磁耦合隔离器的关键电路模块：LVDS驱动器、LVDS

接收器、隔离模块、故障保护电路、欠压保护电路与基准电流源。最后基于0.18

mBCD工艺，利用CadenceVirtuoso中的Spectre仿真器对所设计的磁耦合隔

离式LVDS缓冲器芯片的性能进行了验证。结果表明，磁耦合隔离式LVDS缓冲

器的四个相互独立的数据通道，能够在-40℃到125℃的温度范围内工作，最高可

以传输2.5Gbps的LVDS信号。芯片典型传播延时为1027ps、功耗为415.36mW，

达到预期设计指标。

关键词：隔离式LVDS，磁耦合隔离器，高速差分接口，LVDS

I

ABSTRACT

ABSTRACT

IsolatedLVDSbufferscombinethehigh-speeddatatransmissioncapabilitiesof

LVDSwiththesafetyfeaturesofgalvanicisolation,providinganefficientandsafe

solutionformodernelectronicsystems.Thistechnologyusesdifferentialsignalsto

transmitdata,whichgreatlyreducessignallossandinterferenceduringtransmission,

ensuringthatthesignalmaintainsitsintegrityandstabilityevenincomplex

electromagneticenvironments.ThedesignaddsgalvanicisolationtoLVDStechnology

togreatlyenhancethesystemsresistancetohighvoltageandcurrentshocks,whichis

especiallyimportantincriticalareassuchasindustrialcontrol,medicaldevices,and

powersystems.TheisolatedLVDSbuffersinthisdesignrelyonon-chiptransformer

technologytointegratethetransformerintothechip,reducingtheneedforadditional

isolationcomponentsandsim