什么是LVDS呢？看看LVDS帶來的益處

簡介

今天我們簡單聊聊LVDS。

首先，什么是LVDS呢？

L - Low（低）

V - Voltage（電壓）

D - Differential（差分）

S - Signaling（信號(hào)）

**顧名思義，LVDS就是低電壓差分信號(hào)。**從名稱上看，該信號(hào)有兩個(gè)特點(diǎn)，一是“低電壓”，二是“差分”。第一點(diǎn)容易理解，“低電壓”即供電電壓低。我們著重來說說第二點(diǎn)“差分”。

所謂“差分”，它不同于傳統(tǒng)的一根信號(hào)線一根地線的傳輸方式，而是用兩根信號(hào)線“作差”的方式傳輸信號(hào)。

其實(shí)，從嚴(yán)格意義上來講，所有信號(hào)都是“差分”的。因?yàn)殡妷罕旧砭褪请妱?shì)的差值，是一個(gè)相對(duì)值。只不過傳統(tǒng)的單端信號(hào)是信號(hào)對(duì)地的“差分”，而我們這里提出的“差分”是兩根信號(hào)線之間的“差分”。

一般情況下，差分信號(hào)振幅相等，相位相差180度。它就像一個(gè)蹺蹺板，若把左高右低定義為正，那么左低右高便為負(fù)。差分信號(hào)可以像蹺蹺板一樣上下振蕩，但它們的均值總維持在一定范圍內(nèi)。

特點(diǎn)

了解“差分”后，我們心里大致明白差分信號(hào)把原來的一根信號(hào)線變成了一對(duì)信號(hào)線。這樣一來，接口復(fù)雜度和布線面積必然變大，成本必然升高，我們?yōu)槭裁匆绱舜筚M(fèi)周章呢？

接下來，我們來看看LVDS帶來的益處。

01

對(duì)“地”一致性要求較低

理想狀態(tài)下，我們把地當(dāng)作零電勢(shì)點(diǎn)，而實(shí)際應(yīng)用往往并非如此。這樣一來，如果不同的A地與B地電勢(shì)不同，那么單端信號(hào)對(duì)地進(jìn)行“差分”就會(huì)產(chǎn)生差異。

而LVDS是兩根信號(hào)線的“差分”，只要地電勢(shì)的變化在一定范圍內(nèi)，差分信號(hào)幾乎不受影響。即LVDS對(duì)“地”的一致性要求較低，能適應(yīng)較大范圍的地電勢(shì)變化。

02

對(duì)外部電磁干擾高度免疫

舉個(gè)簡化的例子，如果外部電磁對(duì)信號(hào)始終有一個(gè)0.1V的干擾，那么單端信號(hào)始終會(huì)受到這個(gè)電磁干擾。

而對(duì)于差分信號(hào)，因?yàn)槠鋬筛盘?hào)線都受到這個(gè)電磁干擾，進(jìn)行差分之后，這個(gè)電磁干擾便相減消去了。所以差分信號(hào)對(duì)外部電磁干擾高度免疫，即LVDS能有效地抑制電磁干擾，具備較強(qiáng)的抗噪聲能力。

03

處理雙極信號(hào)更方便

在單端信號(hào)系統(tǒng)中，我們?nèi)绻幚黼p極信號(hào)，一般會(huì)在電勢(shì)中點(diǎn)人為的添設(shè)一個(gè)“虛地”。添設(shè)“虛地”增加了工作量，且保證“虛地”穩(wěn)定性又需費(fèi)心。

而LVDS本身就是兩極的，所以處理雙極信號(hào)更為方便。

04

具備高速傳輸能力

LVDS低電壓、恒流源的工作模式?jīng)Q定了它的低功耗，也讓它具備了高速的傳輸能力。在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中，它的理論極限速率可達(dá)1.923Gbps。

實(shí)例

最后，我們來看一個(gè)工程中的實(shí)例。

上圖是一個(gè)LVDS的設(shè)計(jì)框圖，用于實(shí)現(xiàn)LVDS信號(hào)的發(fā)送、接收與轉(zhuǎn)換。它包括左側(cè)的發(fā)送器、右側(cè)的接收器，以及中間的互聯(lián)器（PCB走線）。

典型的LVDS發(fā)送器有四通道、五通道和十通道。這里給出的是五通道，其中包括4個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)通道和1個(gè)時(shí)鐘信號(hào)通道，每個(gè)通道均傳輸一對(duì)差分信號(hào)。

值得注意的是，LVDS發(fā)送器在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，每個(gè)數(shù)據(jù)通道輸出的都是7位串行數(shù)據(jù)，而非常見的8位數(shù)據(jù)。

LVDS接收器將四組7位串行數(shù)據(jù)通過內(nèi)置的串并轉(zhuǎn)換器，便可得到一組28位的輸出數(shù)據(jù)，完成了信號(hào)的轉(zhuǎn)換。