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）

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

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

其實，從嚴格意義上來講，所有信號都是“差分”的。因為電壓本身就是電勢的差值，是一個相對值。只不過傳統(tǒng)的單端信號是信號對地的“差分”，而我們這里提出的“差分”是兩根信號線之間的“差分”。

一般情況下，差分信號振幅相等，相位相差180度。它就像一個蹺蹺板，若把左高右低定義為正，那么左低右高便為負。差分信號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

了解“差分”后，我們心里大致明白差分信號把原來的一根信號線變成了一對信號線。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周章呢？

接下來，我們來看看LVDS帶來的益處。

01

對“地”一致性要求較低

理想狀態(tài)下，我們把地當(dāng)作零電勢點，而實際應(yīng)用往往并非如此。這樣一來，如果不同的A地與B地電勢不同，那么單端信號對地進行“差分”就會產(chǎn)生差異。

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

02

對外部電磁干擾高度免疫

舉個簡化的例子，如果外部電磁對信號始終有一個0.1V的干擾，那么單端信號始終會受到這個電磁干擾。

而對于差分信號，因為其兩根信號線都受到這個電磁干擾，進行差分之后，這個電磁干擾便相減消去了。所以差分信號對外部電磁干擾高度免疫，即LVDS能有效地抑制電磁干擾，具備較強的抗噪聲能力。

03

處理雙極信號更方便

在單端信號系統(tǒng)中，我們?nèi)绻幚黼p極信號，一般會在電勢中點人為的添設(shè)一個“虛地”。添設(shè)“虛地”增加了工作量，且保證“虛地”穩(wěn)定性又需費心。

而LVDS本身就是兩極的，所以處理雙極信號更為方便。

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1.923Gbps。

實例

最后，我們來看一個工程中的實例。

上圖是一個LVDS的設(shè)計框圖，用于實現(xiàn)LVDS信號的發(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個數(shù)據(jù)信號通道和1個時鐘信號通道，每個通道均傳輸一對差分信號。

值得注意的是，LVDS發(fā)送器在一個時鐘周期內(nèi)，每個數(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)，完成了信號的轉(zhuǎn)換。