LVDS - 산업 환경에서 기가비트 고대역폭 링크의 보안을 실현하고 광커플러의 대역폭 병목 현상을 해결합니다.

자동화, 디지털화, Industrial 4.0 시대에 신호와 데이터의 전송은 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 생산 작업장 내부 및 외부의 이러한 응용 분야에서 기계, 시스템 및 개별 센서의 네트워킹에는 안정적인 인프라뿐만 아니라 안전하고 빠르며 고정밀, 비간섭 및 고대역폭 전송 경로가 필요합니다. 애플리케이션에 따라 전송 경로는 매우 가혹한 환경 조건을 견뎌야 할 수도 있습니다. 고속 링크 인터페이스에 절연을 추가하면 이러한 열악한 환경에서 성능을 향상시킬 수 있지만 이는 간단한 작업이 아니었습니다. 데이터 속도가 250Mbps보다 높으면 광 커플러와 대부분의 디지털 아이솔레이터의 용량 범위를 초과하므로 시스템 설계자는 광섬유와 같은 더 복잡한 기술을 채택해야 합니다. Adi Technology가 특허를 취득한 Icaupler는 데이터 속도가 1Gbps를 초과할 때 저전압 차동 신호(LVDS) 물리 계층을 분리할 수 있습니다. 이는 격리와 높은 대역폭이 동시에 필요한 시스템의 복잡성을 줄일 수 있는 비용 효율적인 선택입니다. 고속 신호 분리를 달성하는 방법은 무엇입니까? 이것은 문제입니다 LVDS는 고성능 컨버터와 고대역폭 FPGA 또는 asici/O에 일반적으로 사용되는 고속 인터페이스입니다. 차동 신호 전송은 외부 전자기 간섭(EMI)을 억제하는 강력한 기능을 가지고 있습니다(반전 신호와 동위상 신호 간의 상호 결합으로 인해). ). 동시에 LVDS 신호 전송으로 인해 발생하는 EMI도 최소화할 수 있습니다. 아래 그림의 오른쪽과 같이 LVDS 신호 레벨을 RS-485 및 m-lvds와 비교한 것입니다. LVDS 드라이버는 전류 출력을 제공합니다. 100Ω 종단 저항을 통해 연결하면 수신기 입력에서 차동 전압이 생성됩니다. 일반적인 값은 350MV이고 공통 모드 범위는 0~2.4v입니다. LVDS 인터페이스에 절연을 추가하면 고속, 정밀 측정 및 제어 애플리케이션을 위해 기존 신호 체인에 삽입할 수 있는 투명한 솔루션이 됩니다. 광커플러는 항상 신호를 분리하는 데 가장 일반적인 선택이었지만 속도가 너무 느리고 일반적으로 최대 25Mbps의 데이터 속도만 제공할 수 있기 때문에 고속 신호를 분리하는 데는 적합하지 않습니다. 개별 변압기와 커패시터는 고속 신호를 분리할 수 있지만 신호 무결성에 대한 부정적인 영향을 해결하려면 특정 애플리케이션에 맞게 설계하고 테스트해야 합니다. 이 방법은 또한 지원되는 데이터 속도 범위에 제한이 있으며 일반적으로 AC 균형 코딩이 필요하며 비용이 높거나 PCB 영역에 영향을 미칩니다. 광섬유 기술은 고속 신호를 분리하는 데 매우 적합합니다. 이제는 널리 사용되며 수십 또는 수백 Gbps의 속도와 매우 먼 거리를 지원할 수 있습니다. 그러나 단거리에서 1~10Gbps의 데이터 속도의 경우 최신 프로토콜과 신호를 고려할 때 광섬유는 약간 과대평가됩니다. 또한, 광섬유의 사용은 시스템 비용에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 대규모의 물리적 커넥터와 인터페이스 회로를 수용해야 하기 때문에 제품의 크기에도 영향을 미친다. 고속 데이터를 분리하는 솔루션은 이를 디지털화하는 것입니다. 디지털 절연 분야의 글로벌 리더인 ADI의 독점 아이커플러 디지털 절연기 기술은 칩 레벨 변압기를 기반으로 하며 더 높은 데이터 전송률, 더 낮은 전력 소비 및 더 안정적인 성능을 지원합니다. 웨이퍼 레벨 프로세스를 사용하여 트랜스포머 온 칩을 직접 제조함으로써 아이커플러 디지털 절연 채널을 서로 통합하고 다른 반도체 기능을 저렴한 비용으로 통합할 수 있습니다. 현재 강화된 아이커플러 차동 코딩은 1Gbps 이상의 매우 높은 데이터 속도를 달성할 수 있으며, 신호의 차동 특성으로 인해 잡음에 대한 저항력이 있습니다. 마찬가지로 차동신호의 평형 특성으로 인해 고주파수에서도 전자파 간섭이 매우 적습니다. 향상된 아이커플러 기술을 갖춘 업계 최초의 기가비트 디지털 아이솔레이터로 LVDS 인터페이스를 절연하기 위한 다양한 제품이 시중에 나와 있습니다. ADI의 절연형 LVDS 시리즈는 dn4654/adn4655/adn4656을 포함하여 매우 효과적이고 안정적인 솔루션입니다. 낮은 지터로 최대 1.1Gbps의 데이터 속도로 작동할 수 있으며 비절연 LVDS 인터페이스의 표준 값도 충족합니다. 이와 대조적으로 표준 디지털 아이솔레이터는 150Mbps에만 도달할 수 있습니다. I 커플러 기술을 사용하므로 절연에도 불구하고 이 시리즈는 매우 높은 데이터 속도를 달성할 수 있으며 TIA/eia-644-a 표준을 준수하는 LVDS 드라이버 및 수신기에 전기 절연을 제공합니다. adn4654 / adn4655 / adn4656에는 다양한 채널 구성이 포함되어 있습니다. adn4655 및 adn4656의 LVDS 수신기에는 입력이 정지, 단락 또는 종료되었지만 구동되지 않을 때 해당 LVDS 드라이버의 출력이 논리 1이 되도록 보장하는 오류 방지 메커니즘이 포함되어 있습니다. 낮은 지터 조건에서 고속 작동을 위해 LVDS 및 절연체 회로는 2.5V 전원 공급 장치를 사용합니다. 통합된 온칩 저드롭아웃(LDO) 조정기는 외부 3.3V 전원 공급 장치를 통해 필요한 2.5V 전압을 제공할 수 있습니다. 이 장치는 5kV RMS 절연_W 패키지를 갖춘 20핀 와이드 바디 SOIC 또는 3.75kV RMS 절연을 갖춘 20핀 SSOP 패키지를 사용하여 넓은 산업 온도 범위에서 사용하기에 완벽하게 적합합니다. ADI의 HDMI용 디지털 절연 솔루션은 완전히 절연된 HDMI 비디오 솔루션인 adn4654를 채택합니다. 그 신뢰성과 견고성은 산업 시장에서 널리 인정받고 있습니다. 이 솔루션에서 adn4654는 커플링 네트워크를 사용하여 CML과 LVDS를 앞뒤로 변환하며, 이는 HDMI에서 사용되는 TMD 데이터와 클록 신호를 분리하는 데 사용할 수 있습니다. 1.1Gbps의 데이터 속도는 이 격리된 링크에서 720p 해상도를 달성할 수 있습니다. 더 높은 해상도를 지원하는 다른 대안으로는 병렬 LVDS 채널을 사용하는 절연 프로토콜이나 여러 절연기를 사용하는 FPGA SerDes가 있습니다. 격리된 디스플레이 화면의 영상 품질에는 품질 손실이 없는 것을 확인하였다. adn4654를 사용하는 이 디지털 절연 솔루션은 720p 절연 HDMI 비디오 절연 전송을 실현합니다. 일반적인 응용 분야는 산업용 시각 인터페이스, 기기 및 내시경입니다. 고대역폭 절연이 필요한 일부 주요 애플리케이션에는 AC 모터 드라이브 및 로봇의 모터 제어, 데스크탑 및 현장 장비 계측, 산업 데이터 수집, 인쇄 기계 및 절단 기계가 포함됩니다. 열악한 환경에서 아날로그 프런트엔드나 외부 산업용 백플레인/통신 포트를 보호하고 자동화 정도를 향상시키기 위해서는 견고성 강화 절연이 필요하다. 그러나 오늘날의 변환기와 ASIC 고속 직렬 인터페이스는 정확한 측정 및 제어를 달성하기 위해 충분한 대역폭에서 절연을 달성하기가 어렵습니다. 아이커플러 LVDS Direct Digital Isolator를 사용하면 역직렬화나 추가 설계 작업 및 신호 조절 없이 절연을 실현하여 산업 데이터 및 신호의 완벽한 안전 전송 시스템 설계를 실현합니다.