LVDS振幅差分信號技術的優(yōu)勢和劣勢

LVDS (Low Voltage Differential Signaling）是一種小振幅差分信號技術，它使用非常低的幅度信號 (250mV~450mv）通過一對平行的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，區(qū)別于傳統(tǒng)的一根信號線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號，這兩個信號的振幅相同, 相位相反。在這兩根線上的傳輸?shù)男盘柧褪遣罘中盘枴Ｐ盘柦邮斩吮容^這兩個電壓的差值來判斷發(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、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技術，它使得信號能在差分PCB線對或平衡電纜上以幾百Mbps的速率傳輸，其低壓幅和低電流驅(qū)動輸出實現(xiàn)了低噪聲和低功耗。

IEEE在兩個標準中對LVDS信號進行了定義。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（低電壓差動訊號）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)動器、接收器、收發(fā)器、交叉點、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)勢和劣勢

LVDS的優(yōu)勢

抗干擾能力強。干擾噪聲一般會等值、同時的被加載到兩根信號線上，而接收端關心的只是兩信號的差值，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幅值相等，這兩根線與地線之間的耦合電磁場的幅值也相等，同時他們的信號極性相反，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。

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

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

LVDS的劣勢

若電路板的面積非常吃緊，單端信號可以只有一根信號線，地線走地平面，而差分信號一定要走兩根等長、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，以至于只能穿過一根走線的情況下

LVDS的應用場景

隨著數(shù)據(jù)傳輸速率越來越高，現(xiàn)在計算機系統(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)存總線這個最后的堡壘，LVDS信號傳輸；LVDS信號傳輸一般由三部分組成：差分信號發(fā)送器，差分信號互聯(lián)器，差分信號接收器。

由于LVDS信號擺幅低，為350mv，對應功耗很低，速率達到3.125Gbps，總的來說，其終接方法簡單、功耗和噪聲低等優(yōu)點，使得LVDS成為幾十Mbps至3Gbps、甚至更高的應用之首選，廣泛用于高速背板、電纜和板到板數(shù)據(jù)傳輸與時鐘分配，以及單個PCB內(nèi)的通信鏈路中。

LVDS在汽車行業(yè)的應用

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

LVDS汽車電纜即低電壓差分信號電纜，是一種低功耗、低誤碼率、低串擾和低輻射的差分信號技術，這種傳輸技術可以達到155Mbps以上，LVDS技術的核心是采用極低的電壓擺幅高速差動傳輸數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)點對點或一點對多點的連接，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計最基本的要求。另外，考慮到LVDS傳輸線自身的低輻射優(yōu)勢，對系統(tǒng)的其它設施幾乎不產(chǎn)生額外干擾。LVDS傳輸只需要簡單的電阻連接，簡化了電路布局，線路連接也非常簡單(采用雙絞銅質(zhì)電纜)。

LVDS兼容于各種總線拓撲: 點到點拓撲(一個發(fā)送器，一個接收器); 多分支拓撲(一個發(fā)送器，多個接收器); 多點拓撲(多個發(fā)送器，多個接收器)。綜上所述，無論是現(xiàn)在還是將來，LVDS汽車電纜都是汽車應用中連接板級系統(tǒng)的非常好的一個選擇。

審核編輯：劉清