När datatakten ökar i data- och telekomsystem ökar även intresset för transmissionsstandarden LVDS, och nu börjar marknaden för LVDS-kretsar att ta fart. Förutom höga hastigheter och låg effektförbrukning ger tekniken goda brusegenskaper.


Hög datahastighet, låg effektförbrukning och brustålighet. Det är tre faktorer som lockar tillverkare av telekom- och datakomutrustning att anamma LVDS, Low Voltage Differential Signaling, en signaleringsstandard för att överföra data med ett mycket litet spänningsomslag över två differentiella kretskortsledare eller balanserade kablar.

- Vi har höga förväntningar på LVDS. Det som driver det ökade intresset är kraven på allt snabbare tal- och datatrafik, säger Uwe Mengelkamp på Texas Instruments.

LVDS kan användas för kommunikation mellan kretsar på ett kort eller via ett bakplan eller en kabel. Standarden är elektrisk och definierar endast drivarens utgångsegenskaper och ingångens ingångsegenskaper. Protokoll, kontakter och busstrukturer definieras inte av standarden, de beror på tillämpningen.

Och i takt med att intresset för LVDS växer, så ökar även utbudet för gränssnittskretsar som översätter signaler till och från LVDS. Dels tillkommer nya leverantörer, dels finns det numera kretsar som utnyttjar LVDS för generella bussar. Annars har tekniken hittills främst använts för punkt-till-punkt- förbindelser och i SCSI-tillämpningar.

Och visst har LVDS många trumf på hand jämfört med konkurrerande alternativ som TTL, PECL och GTL.

- Systemkostnaden sänks med 33 procent, effektförbrukningen sjunker med 40 procent och bruset minskar med upp till 15 dB, säger Dave Lewis på National Semiconductor.

National Semiconductor och Texas Instruments var tidigt ute på LVDS-marknaden och de tampas fortfarande om tätplatsen. National säger sig erbjuda fler än 75 LVDS-produkter, Texas drygt 50. I deras sortiment finns exempelvis sändar- och mottagarkretsar samt kretsar som omvandlar mellan seriell och parallell överföring.



Anpassad för buss


På sistone har de båda konkurrenterna utökat sina sortiment med ett antal bussanpassade LVDS-kretsar avsedda för bussar i exempelvis bakplan. Några exempel är sändare och mottagare, kretsar för att distribuera klockor samt repeterare. En skillnad jämfört med vanliga LVDS-kretsar är att bussversionerna har högre strömstyrka och kan hantera de dubbla termineringar som krävs i flerpunktstillämpningar.

National har döpt sina busskretsar för BLVDS, där B står för Bus. Texas kallar sina bussvarianter för LVDM, där M uttyds Multipoint, vilket innebär att det finns mer än en drivare. Både National och Texas hoppas att busskretsarna ska finna sin plats i exempelvis telekomprodukter.

Det ökade intresset för LVDS lockar även andra leverantörer att ge sig in på marknaden. Ett exempel är ST Microelectronics som ska presentera sina första LVDS-kretsar under millenniets första kvartal. Först ut är två linjedrivare, två mottagare samt en klockdrivare.

- Vi tror på ett stort intresse för den här typen av kretsar, särskilt inom telekombranschen, säger Jan Person på ST Microelectronics svenska kontor.

En annan relativt ny leverantör av LVDS-kretsar är Pericom som presenterade en LVDS-familj i höstas.

Även Ericsson kommer att lansera en sorts LVDS-kretsar under våren. Företaget har utvecklat en egen variant vid namn GLVDS, där G står för Ground referenced impedance matched. Det som utmärker GLVDS är just att man använder jord som referenspunkt och matchade impedanser. Tord Haulin på Ericsson Telecom, som ansvarar för lanseringen av GLVDS, menar att den egna tekniken är strået vassare jämfört med vanlig LVDS.

- GLVDS har bättre impedansanpassning. Sändaren sväljer signalreflektioner i stället för att åter reflektera dem vilket gör att vi får lägre jitter och kan hantera högre datatakter.



Låg matningsspänning


En annan fördel menar han är att GLVDS har så låg matningsspänning, cirka 500 mV, och att signaleringsnivån ligger strax över 0 V.

- Vi har bättre kompatibilitet för framtida lägre spänningar. Det tog man lätt på 1993 när vi startade utvecklingen av GLVDS, men nu är det mer intressant, säger Tord Haulin.

Effektförbrukningen är dessutom 10 gånger lägre jämfört med LVDS på korta avstånd. För längre avstånd och för datatakter i Gigabitklassen utnyttjar GLVDS- sändarna pre-emfasteknik, vilket innebär att de ökar uteffekten i den övre delen av signalspektrat.

- Det utjämnar ledningens frekvensberoende förluster, vilket kan vara helt avgörande för korrekt tolkning av signalen, säger Tord Haulin



Mogen för marknaden


Tekniken har använts inom Ericsson i flera år, och många av företagets asicar har utrustats med GLVDS-gränssnitt för datahastigheter upp till 2,5 Gbit/s. Redan för några år sedan hade Ericsson långtgående planer på att lansera GLVDS- kretsar på den öppna marknaden, men planerna skrinlades efter en marknadsundersökning.

Nu hoppas man att tiden är mogen, och under våren ska en familj LVDS-kompatibla GLVDS-kretsar erbjudas.

- Den primära motorn i vårt utvecklingsarbete är fortfarande Ericssons egna behov. Men att sälja GLVDS-kretsar är en bra drivkraft för oss. Om tekniken används i fler tillämpningar får vi mer feedback till vidareutvecklingen, säger Tord Haulin.

Han välkomnar därför det ökade intresset för vanlig LVDS.

- Vi hoppas på draghjälp från LVDS, säger han.

Om allt går enligt planerna ska GLVDS även godkännas som en Jedecstandard under våren eller sommaren.

Charlotta von Schultz



Snabb, effektsnål och brustålig


Vad är det då som gör LVDS-tekniken så fördelaktig för snabba dataöverföringar? Tekniken bygger som namnet antyder på differentiell signalering, vilket innebär att man använder två ledningar med motsatt spänningsomslag. Detta gör överföringen relativt okänslig mot störningar, eftersom bruset påverkar de båda ledarna ungefär lika mycket och mottagaren endast bryr sig om spänningsskillnaden mellan ledarna. Bruståligheten gör att man kan ha ett litet spänningsomslag för signaleringen, vilket i sin tur är nyckeln till höga datahastigheter och låg effektförbrukning. LVDS typiska sving är specificerat till 350 mV.

Överföringshastigheten är som mest 655 Mbit/s, vilket förvisso är långsammare än ECL/PECL-standarderna som är populära bland telekomleverantörer. LVDS har dock betydligt lägre effektförbrukning och bättre EMI-egenskaper.

En annan fördel är den enkla termineringen; i vanlig LVDS krävs endast en 100- Ohms resistor för att förhindra reflektioner av signalen. En del mottagare har inbyggd terminering, vilket innebär att man helt slipper externa termineringskomponenter.

LVDS definieras av två standarder, en IEEE- och en Ansi-standard.

CvS