lvds接口需要驅(qū)動嗎

LVDS（Low-Voltage Differential Signaling，低電壓差分信號）接口確實(shí)需要驅(qū)動，但其驅(qū)動方式與其他常見的接口有所不同。

一、LVDS接口概述

LVDS接口是一種廣泛應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌跇?biāo)準(zhǔn)，特別是在大屏顯示、通信設(shè)備和工業(yè)控制等領(lǐng)域。它采用低電壓差分信號傳輸數(shù)據(jù)，具有低功耗、低誤碼率、低串?dāng)_和低輻射等優(yōu)點(diǎn)。LVDS接口通過一對差分信號線來傳輸數(shù)據(jù)，信號幅度通常在-350mV至350mV之間，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的TTL或CMOS電平。

二、LVDS接口的驅(qū)動原理

1. 電流驅(qū)動模式

LVDS接口采用電流驅(qū)動模式，而非常見的電壓驅(qū)動模式。這意味著LVDS驅(qū)動器不是直接輸出一個電壓信號，而是通過控制電流來產(chǎn)生差分信號。在LVDS驅(qū)動器中，通常有一個恒流源（如3.5mA或3.3mA），該恒流源驅(qū)動一對差分信號線。通過控制開關(guān)元件（如MOS管）的導(dǎo)通和截止，可以改變電流在差分信號線上的流向，從而在接收端產(chǎn)生正負(fù)電壓的變化。

2. 差分信號傳輸

LVDS接口使用差分信號傳輸數(shù)據(jù)，即同時傳輸兩個相位相反的信號。這兩個信號分別稱為正信號和負(fù)信號（或稱為差分對）。由于LVDS信號幅度較低，差分信號傳輸可以有效抵抗共模噪聲和電磁干擾（EMI），提高信號傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。

3. 終端匹配電阻

在LVDS接收端，通常會并聯(lián)一個終端匹配電阻（如100Ω），以產(chǎn)生所需的電壓降。當(dāng)驅(qū)動電流流經(jīng)終端匹配電阻時，會在接收端產(chǎn)生約350mV的電壓差（對于3.5mA的恒流源）。這個電壓差被接收端電路檢測并轉(zhuǎn)換為邏輯電平信號。

LVDS技術(shù)的基本原理如圖所示。在發(fā)送方，由3.5mA的電流源提供驅(qū)動，在接收方，由于接收器的DC輸入阻抗非常大，幾乎不會消耗任何電流，因此在100Ω的端接電阻上會形成350mV的電壓擺幅，當(dāng)電流正向流動時，產(chǎn)生邏輯“ 1”，反之，則產(chǎn)生邏輯“ 0”。由于擺幅小，有利于降低功耗。同時由于LVDS采用電流驅(qū)動模式，因此與TTL、CMOS電平不同的是，LVDS功耗并不隨工作頻率的升高而相應(yīng)增大，對單個端口而言，負(fù)載功耗僅為1.2mW（ 350mV×3.5mA≈1.2mW），在高速邏輯電平中，LVDS的功耗是最小的。

典型的LVDS接口

典型的LVDS接口有三種方式：點(diǎn)對點(diǎn)方式、雙向方式、多分支方式；在LVDS網(wǎng)絡(luò)中，為了減少終端信號的反射，需要確保信號的完整性，提高信號的傳輸質(zhì)量，需要對上述三種接口方式進(jìn)行終端匹配。

1）點(diǎn)到點(diǎn)

點(diǎn)到點(diǎn)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包含一個驅(qū)動器和一個接收器，二者使用一對導(dǎo)線或走線連接在一起。下圖展示了一種典型配置，其中鏈路的接收端有一個端接電阻。這是LVDS器件的最常見應(yīng)用?？墒褂枚鄬?dǎo)線或走線來創(chuàng)建額外的通信通道，并提高兩個點(diǎn)之間的總帶寬。

2）多分支

如圖所示，使用多分支總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可將一個驅(qū)動器連接至多個接收器。LVDS是面向點(diǎn)到點(diǎn)應(yīng)用設(shè)計(jì)的，因此，在多分支配置情況下，可連接的接收器數(shù)量和信號距離會有所限制。

3）雙向方式

在多個器件同時具有發(fā)送或接收功能的網(wǎng)絡(luò)中，可以使用多點(diǎn)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。LVDS是面向這種多點(diǎn)應(yīng)用設(shè)計(jì)的，因此允許多達(dá)32個節(jié)點(diǎn)連接至一根總線。有兩種類型的多點(diǎn)總線：半雙工和全雙工。半雙工總線中使用兩根導(dǎo)線，一個器件可以發(fā)送，另一個器件則可接收。全雙工總線中使用四根導(dǎo)線，允許一個節(jié)點(diǎn)同時向另一個傳輸節(jié)點(diǎn)回傳(即，隨著主器件向所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送廣播命令，從器件也作出響應(yīng))。

雙向總線中要考慮的另一個因素是總線空閑條件。沒有器件在執(zhí)行發(fā)送操作時，端接總線上的差分電壓接近于0 V。這意味著對于帶有對稱性輸入閾值的標(biāo)準(zhǔn)接收器，接收器輸出將是未定義的。

三、LVDS接口的驅(qū)動電路設(shè)計(jì)

1. 驅(qū)動器選擇

在設(shè)計(jì)LVDS接口的驅(qū)動電路時，首先需要選擇合適的LVDS驅(qū)動器。LVDS驅(qū)動器應(yīng)具備足夠的驅(qū)動能力和良好的線性度，以確保信號在傳輸過程中的完整性和準(zhǔn)確性。同時，驅(qū)動器的功耗和溫度特性也是需要考慮的重要因素。

2. 差分信號線設(shè)計(jì)

差分信號線的設(shè)計(jì)對LVDS接口的性能有重要影響。差分信號線應(yīng)盡可能保持等長、等寬，并且相互靠近以減少耦合噪聲。此外，差分信號線的阻抗應(yīng)與終端匹配電阻相匹配，以確保信號在傳輸過程中的穩(wěn)定性。

3. 終端匹配電阻設(shè)計(jì)

終端匹配電阻的選擇和安裝位置對LVDS接口的信號質(zhì)量也有重要影響。終端匹配電阻的阻值應(yīng)與LVDS驅(qū)動器的輸出電流和信號幅度相匹配。同時，終端匹配電阻應(yīng)安裝在接收端靠近信號線的位置，以減少信號在傳輸過程中的反射和衰減。

4. 共地處理

由于LVDS接口采用差分信號傳輸，因此發(fā)送端和接收端需要進(jìn)行共地處理。共地處理可以確保差分信號在傳輸過程中的基準(zhǔn)電平一致，避免信號失真和誤碼。然而，LVDS接口對共地的要求不是特別高，允許兩端有一定的地電勢差（通常在±1V之間）。

四、LVDS接口的應(yīng)用場景

1. 大屏顯示

LVDS接口廣泛應(yīng)用于大屏顯示領(lǐng)域，如筆記本電腦、液晶電視和投影儀等。通過LVDS接口，可以實(shí)現(xiàn)高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，確保圖像和視頻的清晰度和流暢度。

2. 通信設(shè)備

在通信設(shè)備中，LVDS接口也被廣泛采用。例如，在光纖通信系統(tǒng)中，LVDS接口可以用于傳輸高速數(shù)字信號；在無線通信基站中，LVDS接口可以用于連接基站內(nèi)部的各個功能模塊。

3. 工業(yè)控制

在工業(yè)控制領(lǐng)域，LVDS接口也具有一定的應(yīng)用。由于LVDS接口具有低功耗、低誤碼率和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于對信號傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性要求較高的工業(yè)控制場合。

五、結(jié)論

綜上所述，LVDS接口確實(shí)需要驅(qū)動，但其驅(qū)動方式與其他常見的接口有所不同。LVDS接口采用電流驅(qū)動模式和差分信號傳輸方式，通過控制電流在差分信號線上的流向來產(chǎn)生差分信號。在設(shè)計(jì)LVDS接口的驅(qū)動電路時，需要考慮驅(qū)動器選擇、差分信號線設(shè)計(jì)、終端匹配電阻設(shè)計(jì)和共地處理等因素。LVDS接口因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于大屏顯示、通信設(shè)備和工業(yè)控制等領(lǐng)域。