LVDS振幅差分信號(hào)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

LVDS (Low Voltage Differential Signaling）是一種小振幅差分信號(hào)技術(shù)，它使用非常低的幅度信號(hào) (250mV~450mv）通過(guò)一對(duì)平行的PCB走線或平衡電纜傳輸數(shù)據(jù)是一種專業(yè)的低電壓差分信號(hào)，區(qū)別于傳統(tǒng)的一根信號(hào)線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)的振幅相同, 相位相反。在這兩根線上的傳輸?shù)男盘?hào)就是差分信號(hào)。信號(hào)接收端比較這兩個(gè)電壓的差值來(lái)判斷發(fā)送端發(fā)送的邏輯狀態(tài)。在

電路板上，差分走線必須是等長(zhǎng)、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線，LVDS傳輸支持速率一般在155Mbps（大約為77MHZ）以上。LVDS是一種低擺幅的差分信號(hào)技術(shù)，它使得信號(hào)能在差分PCB線對(duì)或平衡電纜上以幾百M(fèi)bps的速率傳輸，其低壓幅和低電流驅(qū)動(dòng)輸出實(shí)現(xiàn)了低噪聲和低功耗。

IEEE在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)LVDS信號(hào)進(jìn)行了定義。ANSI/TIA/EIA-644中，推薦最大速率為655Mbps，理論極限速率為1.923Mbps,Diodes 的 LVDS（低電壓差動(dòng)訊號(hào)）裝置具備高效能 5 V、3.3 V、2.5 V 及 1.8 V 特性，其傳輸延遲低于 2.0ns，可滿足現(xiàn)今的高速 I/O 接口需求。LVDS系列產(chǎn)品提供線性驅(qū)動(dòng)器、接收器、收發(fā)器、交叉點(diǎn)、頻率 / 資料配送及中繼器，可滿足現(xiàn)今支持 8-bit、16-bit、18-bit 及 32-bit 功能的高速 I/O 接口傳輸需求.

LVDS的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

LVDS的優(yōu)勢(shì)

抗干擾能力強(qiáng)。干擾噪聲一般會(huì)等值、同時(shí)的被加載到兩根信號(hào)線上，而接收端關(guān)心的只是兩信號(hào)的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。

能有效抑制電磁干擾（EMI）。由于兩根線靠得很近且信號(hào)幅值相等，這兩根線與地線之間的耦合電磁場(chǎng)的幅值也相等，同時(shí)他們的信號(hào)極性相反，按右手螺旋定則，那他們的磁力線是互相抵消的。兩根線耦合的越緊密，互相抵消的磁力線就越多。泄放到外界的電磁能量越少。

時(shí)序定位準(zhǔn)確。差分信號(hào)的接收端是兩根線上的信號(hào)幅值之差發(fā)生正負(fù)跳變的點(diǎn)，作為判斷邏輯0/1跳變的點(diǎn)的。而普通單端信號(hào)以閾值電壓作為信號(hào)邏輯0/1的跳變點(diǎn)，受閾值電壓與信號(hào)幅值電壓之比的影響較大，不適合低幅度的信號(hào)。

發(fā)送端電流源始終導(dǎo)通，消除開關(guān)噪聲帶來(lái)的尖峰（單端技術(shù)中所需要）和大電流晶體管不斷導(dǎo)通-關(guān)斷造成的電磁干擾EMI。

LVDS的劣勢(shì)

若電路板的面積非常吃緊，單端信號(hào)可以只有一根信號(hào)線，地線走地平面，而差分信號(hào)一定要走兩根等長(zhǎng)、等寬、緊密靠近、且在同一層面的線。這樣的情況常常發(fā)生在芯片的管腳間距很小，以至于只能穿過(guò)一根走線的情況下

LVDS的應(yīng)用場(chǎng)景

隨著數(shù)據(jù)傳輸速率越來(lái)越高，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸接口基本上都串行化了，像USB、PCIe、SATA、DP等等外部總線將并行總線擠壓到只剩下內(nèi)存總線這個(gè)最后的堡壘，LVDS信號(hào)傳輸；LVDS信號(hào)傳輸一般由三部分組成：差分信號(hào)發(fā)送器，差分信號(hào)互聯(lián)器，差分信號(hào)接收器。

由于LVDS信號(hào)擺幅低，為350mv，對(duì)應(yīng)功耗很低，速率達(dá)到3.125Gbps，總的來(lái)說(shuō)，其終接方法簡(jiǎn)單、功耗和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，使得LVDS成為幾十Mbps至3Gbps、甚至更高的應(yīng)用之首選，廣泛用于高速背板、電纜和板到板數(shù)據(jù)傳輸與時(shí)鐘分配，以及單個(gè)PCB內(nèi)的通信鏈路中。

LVDS在汽車行業(yè)的應(yīng)用

目前在汽車的應(yīng)用上，對(duì)內(nèi)部整合的安全和輔助電子設(shè)備的增加也變得越來(lái)越高了，主要集中在用于駕駛支持(電子后視鏡、導(dǎo)航系統(tǒng)、泊車距離控制、超視距顯示、仰視顯示)的視頻顯示系統(tǒng)，車載娛樂(lè)系統(tǒng)(電視和DVD播放器) 等，這些應(yīng)用要求高速數(shù)據(jù)傳輸，以滿足圖像傳遞的要求。正是這些需求的增長(zhǎng)，帶動(dòng)LVDS產(chǎn)品在這些領(lǐng)域嶄露頭角，其中，就包括LVDS汽車電纜。

LVDS汽車電纜即低電壓差分信號(hào)電纜，是一種低功耗、低誤碼率、低串?dāng)_和低輻射的差分信號(hào)技術(shù)，這種傳輸技術(shù)可以達(dá)到155Mbps以上，LVDS技術(shù)的核心是采用極低的電壓擺幅高速差動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接，其傳輸介質(zhì)可以是銅質(zhì)的PCB連線，也可以是平衡電纜。

LVDS汽車電纜非常適合汽車應(yīng)用，汽車內(nèi)部存在眾多的電磁輻射源，因此，抗干擾能力是汽車電子設(shè)計(jì)最基本的要求。另外，考慮到LVDS傳輸線自身的低輻射優(yōu)勢(shì)，對(duì)系統(tǒng)的其它設(shè)施幾乎不產(chǎn)生額外干擾。LVDS傳輸只需要簡(jiǎn)單的電阻連接，簡(jiǎn)化了電路布局，線路連接也非常簡(jiǎn)單(采用雙絞銅質(zhì)電纜)。

LVDS兼容于各種總線拓?fù)? 點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)?一個(gè)發(fā)送器，一個(gè)接收器); 多分支拓?fù)?一個(gè)發(fā)送器，多個(gè)接收器); 多點(diǎn)拓?fù)?多個(gè)發(fā)送器，多個(gè)接收器)。綜上所述，無(wú)論是現(xiàn)在還是將來(lái)，LVDS汽車電纜都是汽車應(yīng)用中連接板級(jí)系統(tǒng)的非常好的一個(gè)選擇。

審核編輯：劉清