许多电信系统，包括那些基于先进电信运算架构(advancedtca)规范的设计，需要保持其内部接口和外部网络的同步。为了能够实现这样的系统，advancedtca或者picmg3.0规范在架构中定义了一个同步时钟接口。根据这种规范，产生时钟信号的任务是由符合tia/eia-899(多点低电压差分信号传输或者m-lvds)标准的集成电路来实现的。
本文提供了使用美国国家半导体的m-lvds器件来设计符合advancedtca标准的时钟分配网络的指南。该指南包括对advancedtca标准的同步时钟接口的简要说明、m-lvds标准的概述，还包括有关在advancedtca背板上的m-lvds器件性能的广泛讨论，和一整套有助于建立稳固的时钟分配网络的设计建议和规则。
advancedtca背板上的同步时钟接口
在一块advancedtca背板(图1)上存在三种连接器区域：
1.区域1为电源连接和机箱管理；
2.区域2为数据传输接口；
3.区域3为用户定义的i/o互连。
数据传输接口有基本接口、交换接口、更新通道接口和同步时钟接口。这些接口提供多达16组槽位连接。如图1所示，每个槽位可提供高达5个先进差分交换接口(adf)或者区域2连接器。adf连接器的实例是tycohm-zd和erniermetzd。
时钟同步接口可以使背板上所有的槽位相互交换时序信息。它由三对冗余时钟总线组成：clk1a、clk1b、clk2a、clk2b、clk3a和clk3b。picmg3.0规范定义了每个时钟组的使用方法、频率和质量：
1.clk1a和clk1b提供冗余的8khz标准数字语音传输系统的时钟信号；
2.clk2a和clk2b为sonet/sdh网络的同步提供19.44mhz的时钟信号；
3.clk3a和clk3b是用户可定义的信号(时钟或者数据)。
每个p20adf连接器的首两行引脚连接到6条时钟总线。总线实际上是130ω阻抗的差分pcb走线，两端用80ω电阻终结。图2说明了当三块或更多的线卡装入背板时，m-lvds驱动器和接收器如何创建一个多点的时钟分配网络。
图1：在advancedtca背板中的时钟引脚的位置
图2：连接到时钟总线的m-lvds驱动器和接收器
m-lvds概述
m-lvds(tia/eia-899)标准详细说明了线路驱动器和接收器的电气特性。这些线路驱动器和接收器用于多达32个节点的多点总线内的通用数据传输。该标准更加明确地定义了驱动器的输出特性，以及两种接收器类型的输入特性。
根据tia/eia-899标准，一个m-lvds驱动器可产生一个幅度在480~650mv，失调范围在0.3~2.1v的差分信号。信号必须有超过1ns的10%~90%转换时间(上升和下降)，和高达一半的单位间隔(tui)来减轻多点架构造成的分支(stub)的影响。表1总结了lvds(点对点拓扑结构的通用接口)和m-lvds驱动器的关键特性。
表1：驱动器关键参数之间的比较
m-lvds接收器的关键规格是输入电压阈值和输入共模范围。输入阈值电平区分了图3所示的两种类型的m-lvds接收器。
图3：m-lvds标准定义了两种接收器的类型
类型1接收器的阈值电平以0v居中，而且比类型2接收器提供更高的噪声容限。类型2接收器拥有较低的正噪声容限，但为控制信号提供了故障-安全防备(如图5和图6所示)。
图5：类型1接收器的有效噪声容限
图6：类型2接收器的有效噪声容限
接收器输入共模范围在-1.4v~3.8v之间，使得m-lvds成为一个具有鲁棒性的接口，来连接那些参考地之间的电势差可能高达±1v的子系统。
在advancedtca背板上的m-lvds性能
目前，美国国家半导体m-lvds产品系列包括四种单通道芯片。
1.ds91d176：一个具有类型1的m-lvds输入的半双工芯片；
2.ds91c176：一个具有类型2的m-lvds输入的半双工芯片；
3.ds91c180：一个具有类型1的m-lvds输入的全双工芯片；
4.ds91d180：一个具有类型2的m-lvds输入的全双工芯片。
下面叙述了m-lvds系列的代表产品ds91d176在advancedtca背板上的性能，详细说明了实验装置、实验方法和结果。
实验装置描述
可用elmabustronic(www.bustronic.com)开发的一种14槽位符合双星形advancedtca标准的背板和美国国家半导体开发的14块线卡(p/n:ds91d176evk)来对不同的多点时钟分配网络进行实验。每块线卡中起重要作用的是六个ds91d176器件，其m-lvdsi/o引脚连接到一个adf连接器。通过在背板上安装线卡，线卡上六个器件分别与背板上的六根时钟总线相连。所有十四块线卡的安装创建了六路多分支网络。每块线卡都可以设置为一块驱动卡(所有六个器件都可以配置为m-lvds驱动器)或者一块接收卡(卡上的所有六个器件都可以配置为m-lvds接收器)。图4显示了装满m-lvds线卡的背板照片。
图4：装满m-lvds线卡的14槽位advancedtca背板
在m-lvds线卡上，连接m-lvdsi/o引脚到总线的未终结的短pcb走线(信号线分支
