在這個自動化、數字化和工業4.0的時代，信號和數據的傳輸正在發揮著越來越大的作用。生產車間內外的這些應用中的機器、係統甚至個別傳感器的聯網，不僅需要穩定的基礎設施
，還需要安全、快速、高精度、無幹擾、高帶寬的傳輸路徑。根據應用情況，傳輸路徑可能需要承受極端惡劣的環境條件。數據傳輸有多種不同方法：有線
、無線、串行和並行。所有方法都有各自的優點和缺點，需要針對具體應用情況仔細權衡。

與有線係統相比
，無線技術依賴一係列關鍵參數、不同元器件和當前環境影響等因素。無線電通信的一個重要方麵是無線電範圍


，它取決於發射和接收天線的位置、發射功率、本地環境條件和頻率範圍。因此，在規劃無線電傳輸應用時，必須考慮相應的標準，尤其是與通信範圍有關（因而與接收信號質量有關）的標準。

過去

，幾Mbps的帶寬即足以滿足接口轉換器或工業背板等應用的需求。串行外設接口(SPI)或RS-485等不同接口部分需要的隔離，仍然可以通過標準解決方案實現。然而，當前的工業4.0和物聯網(IoT)等(deng)潮(chao)流(liu)需(xu)要(yao)大(da)量(liang)測(ce)量(liang)和(he)極(ji)其(qi)複(fu)雜(za)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)
，對(dui)數(shu)據(ju)速(su)率(lv)或(huo)帶(dai)寬(kuan)的(de)要(yao)求(qiu)也(ye)更(geng)高(gao)，而(er)這(zhe)又(you)必(bi)須(xu)由(you)接(jie)口(kou)承(cheng)擔(dan)。對(dui)接(jie)口(kou)的(de)這(zhe)些(xie)及(ji)其(qi)他(ta)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)的(de)需(xu)求(qiu)
，例(li)如(ru)更(geng)高(gao)安(an)全(quan)性(xing)（體現為更高的介電強度）、更高可靠性和更小空間要求，傳統解決方案已不再管用。對此，數字隔離器也是最佳解決方案，因為其不僅滿足上述更高的安全性
、性能和可靠性要求
，而且還提供集成隔離及多路輸入輸出。

信號傳輸應用常用的方法是低壓差分信號傳輸(LVDS)。這涉及到串行數據傳輸的既有接口標準(TIA/EIA-644)，除了極佳的節能特性和高達幾Gbps的數據速率潛力之外
，它還具有很高的抗擾度。這些良好特性可歸因於內部使用的電流控製或驅動器模塊的限流功能（最大3 mA）。信號差分電壓僅為20 mV。但是，它隨後在接收器側被放大回300 mV（差分）的邏輯電平。由此獲得的好處包括電磁幹擾(EMI)極其低
、開關速度極其快等。

LVDS接(jie)口(kou)常(chang)常(chang)與(yu)控(kong)製(zhi)和(he)調(tiao)節(jie)係(xi)統(tong)一(yi)起(qi)使(shi)用(yong)，大(da)數(shu)據(ju)量(liang)必(bi)須(xu)在(zai)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)或(huo)短(duan)電(dian)纜(lan)之(zhi)間(jian)發(fa)送(song)。它(ta)還(hai)能(neng)將(jiang)時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao)非(fei)常(chang)快(kuai)速(su)地(di)分(fen)配(pei)給(gei)完(wan)整(zheng)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)不(bu)同(tong)器(qi)件(jian)，從(cong)而(er)使(shi)相(xiang)應(ying)器(qi)件(jian)同(tong)步(bu)。工(gong)業(ye)測(ce)量(liang)應(ying)用(yong)和(he)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)模(mo)擬(ni)前(qian)端(duan)(AFE)屬於LVDS的典型應用。不過，它也常用於實現多個數據節點之間的以及視頻信號傳輸中的數字接口，例如通過HDMI®。另一個不容忽視的方麵是LVDS電路提供電流隔離的可能性。因此
，它也用於任何需要隔離通信接口的地方，例如在電子電路或背板中。

背bei板ban是shi含han有you多duo個ge連lian接jie器qi的de電dian路lu板ban，用yong於yu容rong納na各ge種zhong外wai掛gua板ban模mo塊kuai。基ji本ben係xi統tong利li用yong背bei板ban可ke輕qing鬆song實shi現xian即ji插cha即ji用yong擴kuo展zhan
，以yi包bao括kuo更geng多duo組zu件jian。然ran而er，外wai掛gua模mo塊kuai常chang常chang要yao經jing受shou高gao壓ya瞬shun變bian，因yin為wei在zai許xu多duo應ying用yong中zhong
，它ta們men與yu連lian接jie到dao配pei電dian網wang的de部bu件jian直zhi接jie接jie觸chu。因yin此ci，外wai掛gua模mo塊kuai容rong易yi受shou到dao雷lei擊ji等deng外wai部bu事shi件jian的de影ying響xiang。人ren體ti接jie觸chu引yin起qi的de靜jing電dian放fang電dian，內nei部bu電dian容rong突tu然ran充chong電dian、反極性充電或在插拔外掛模塊時放電，也會導致高瞬變。因此
，安全隔離接口對於係統是必不可少的。

否(fou)則(ze)，如(ru)果(guo)發(fa)生(sheng)電(dian)壓(ya)瞬(shun)變(bian)，相(xiang)連(lian)組(zu)件(jian)很(hen)容(rong)易(yi)損(sun)壞(huai)
，或(huo)者(zhe)危(wei)及(ji)用(yong)戶(hu)。功(gong)能(neng)隔(ge)離(li)的(de)通(tong)信(xin)接(jie)口(kou)對(dui)工(gong)業(ye)測(ce)量(liang)儀(yi)器(qi)也(ye)很(hen)有(you)利(li)

，因(yin)為(wei)隔(ge)離(li)接(jie)口(kou)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)浮(fu)空(kong)接(jie)地(di)
，例(li)如(ru)位(wei)於(yu)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)和(he)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)之(zhi)間(jian)。這(zhe)樣(yang)，測(ce)量(liang)信(xin)號(hao)就(jiu)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)和(he)幹(gan)擾(rao)應(ying)用(yong)的(de)其(qi)餘(yu)部(bu)分(fen)
，也(ye)不(bu)會(hui)受(shou)其(qi)影(ying)響(xiang)或(huo)幹(gan)擾(rao)。

市場上已經有各種各樣用於實現隔離LVDS接口的產品。ADI公司的隔離LVDS係列是非常有效且可靠的解決方案
，包括ADN4650
、ADN4651和ADN4652
，支持高達600 Mbps的數據速率，同時也符合非隔離LVDS接口的標準值。相比之下
，標準數字隔離器隻能達到150 Mbps。由於采用iCoupler®技術，盡管存在隔離
，該係列仍能實現非常高的數據速率。這涉及到利用微機電係統(MEMS)實現片上變壓器
，從而簡單地隔離數字信號並節省空間。

LVDS係列還提供超精密時間特性和極低的抖動（也稱為時序抖動）。抖動描述數字信號的上升沿和下降沿相對於理想時間基準的偏差。在高數據速率下
，低抖動非常重要
，因為以600Mbps的速率傳輸一比特僅需1.6 ns。對信號上升沿或下降沿中的抖動要求是，必須讓模數轉換器有足夠的時間來達到實際的高電平或低電平，以便可以正確執行采樣。

對於ADN465x係列，抖動典型值為70 ps。LVDS模塊還提供兩個隔離LVDS通道，構成ADN4651中的發射和接收通道。ADN4652中的通道排列與ADN4651中的通道排列相反，而ADN4650僅提供發射或接收通道

，具體取決於接線。ADN465x係列利用內部2.5 V電源電壓工作；遺憾的是，工業係統常常沒有這種電源電壓，僅提供3.3 V電壓。因此，ADN465x係列中集成了低壓差穩壓器(LDO)，其輸入端可接受3.3 V的外部電源電壓。模塊或其輸入端及其隔離輸出端的供電可以使用隔離式ADuM5000 DC-DC轉換器等實現。這樣可以選擇性地產生5 V或3.3 V的隔離輸出電壓，最大功率輸出為500 mW。此電路配置如圖1所示。

結合ADuM5000，該器件係列可滿足當今工業應用對隔離LVDS接口的眾多要求。這種高度集成的解決方案還滿足標準化總線通信的所有先決條件。LVDS接口經常用於節能應用。對此，ADN4651和ADuM5000的組合是替代傳統光耦合器的極其省電的解決方案。常常需要同時隔離多個通道。

在LVDS應用中，通道並行使用以使吞吐速率和相應的波特率最大。所述采用ADI公司上述模塊的電路提供一個四通道隔離器：兩個發射通道和兩個接收通道。因此，一個電子組件上的兩個完整發射和接收通道可同時以非常高的傳輸速率進行信號傳輸。

圖1. 采用ADN4651和ADuM5000的隔離LVDS接口

隻要符合關於最大脈衝寬度失真的要求，利用ADN465x係列便可輕鬆達到DC至600 Mbps的數據速率。此外
，布局中必須考慮與高速傳輸差分信號相關的一些因素。輸入側和輸出側走線應匹配，並且相對於地具有近似50Ω的阻抗，或信號線之間具有100Ω阻抗。另外，建議在LVDS輸入端連接100Ω端接電阻，如圖2所示。

電纜長度和連接器類型也會影響最大數據速率。使用較低數據速率（最高200 Mbps）並與支持高數據速率和帶有屏蔽線對的連接器結合時，電纜甚至可以長達數米。

ADN4650/ADN4651/ADN46521是信號隔離式LVDS緩衝器
，數據速率高達600 Mbps
，並且具有極低的抖動。與ADuM5000的這種組合使其成為高速信號傳輸的理想選擇，能夠實現短距離600 Mbps和數米距離200 Mbps的傳輸速率。

圖2. 采用ADN4651的隔離LVDS接線電路