LVDS什么是

文章描述:-2022年3月29日发(作者:宁津生)什么是LVDS?现在的液晶显示屏普遍采用LVDS接口,那么什么是LVDS呢?LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling)即低压差分信号传输,是一种满足当今高性能数据传输应用的新型技术。由于其可使系统供电电压低至2V,因此它还能满足未来应用的需要。此技术基于ASITIAEIA-644LVDS接口标准。LVDS技术拥有330mV的

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LVDS什么是2022年3月29日发(作者:宁津生)


什么是
LVDS

现在的液晶显示屏普遍采用LVDS接口,那么什么是LVDS
呢?
LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling)即低压差
分信号传输,是一种满足当今高性能数据传输应用的新型技
术。由于其可使系统供电电压低至2V,因此它还能满足未
来应用的需要。此技术基于ASITIAEIA-644LVDS接口
标准。
LVDS技术拥有330mV的低压差分信号(250mVMIand
450mVMAX)和快速过渡时间。这可以让产品达到自100
Mbps至超过1Gbps的高数据速率。此外,这种低压摆幅
可以降低功耗消散,同时具备差分传输的优点。
LVDS技术用于简单的线路驱动器和接收器物理层器件
以及比较复杂的接口通信芯片组。通道链路芯片组多路复用
和解多路复用慢速TTL信号线路以提供窄式高速低功耗
LVDS接口。这些芯片组可以大幅节省系统的电缆和连接器
成本,并且可以减少连接器所占面积所需的物理空间。
LVDS解决方案为设计人员解决高速IO接口问题提供
了新选择。LVDS为当今和未来的高带宽数据传输应用提供
毫瓦每千兆位的方案。更先进的总线LVDS(BLVDS)是在LVDS
基础上面发展起来的,总线LVDS(BLVDS)是基于LVDS技
术的总线接口电路的一个新系列,专门用于实现多点电缆或


背板应用。它不同于标准的LVDS,提供增强的驱动电流,
以处理多点应用中所需的双重传输。
BLVDS(总线LVDS)具备大约250mV的低压差分信号以
及快速的过渡时间。这可以让产品达到自100Mbps至超过
1Gbps的高数据传输速率。此外,低电压摆幅可以降低功耗
和噪声至最小化。差分数据传输配置提供有源总线的+-1V
共模范围和热插拔器件。
BLVDS(总线LVDS)产品有两种类型,可以为所有总线配
置提供最优化的接口器件。两个系列分别是:线路驱动器和
接收器和串行器解串器芯片组。
总线LVDS(BLVDS)可以解决高速总线设计中面临的许多
挑战。BLVDS(总线LVDS)无需特殊的终端上拉轨。它无需有
源终端器件,利用常见的供电轨(3.3V或5V),采用简单
的终端配置,使接口器件的功耗最小化,产生很少的噪声,
支持业务卡热插拔和以100Mbps的速率驱动重载多点总
线。总线LVDS(BLVDS)产品为设计人员解决高速多点总线
接口问题提供了一个新选择。


LVDS介绍
LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling)是一种
低摆幅的差分信号技术,它使得信号能在差分PCB线对或平
衡电缆上以几百Mbps的速率传输,其低压幅和低电流驱动
输出实现了低噪声和低功耗。
几十年来,5V供电的使用简化了不同技术和厂商逻辑电
路之间的接口。然而,随着集成电路的发展和对更高数据速
率的要求,低压供电成为急需。降低供电电压不仅减少了高
密度集成电路的功率消耗,而且减少了芯片内部的散热,有
助于提高集成度。
减少供电电压和逻辑电压摆幅的一个极好例子是低压
差分信号(LVDS)。LVDS物理接口使用1.2V偏置提供400mV
摆幅的信号(使用差分信号的原因是噪声以共模的方式在一
对差分线上耦合出现,并在接收器中相减从而可消除噪声)。
LVDS驱动和接收器不依赖于特定的供电电压,因此它很容易
迁移到低压供电的系统中去,而性能不变。作为比较,ECL
和PECL技术依赖于供电电压,ECL要求负的供电电压,PECL
参考正的供电电压总线上电压值(Vcc)而定。而GLVDS是一
种发展中的标准尚未确定的新技术,使用500mV的供电电压
可提供250mV的信号摆幅。不同低压逻辑信号的差分电压摆
LVDS在两个标准中定义。IEEEP1596.3(1996年3月通


过),主要面向SCI(ScalableCoherentInterface),定义
了LVDS的电特性,还定义了SCI协议中包交换时的编码;
ASIEIAEIA-644(1995年11月通过),主要定义了LVDS的
电特性,并建议了655Mbps的最大速率和1.823Gbps的无失
真媒质上的理论极限速率。在两个标准中都指定了与物理媒
质无关的特性,这意味着只要媒质在指定的噪声边缘和歪斜
容忍范围内发送信号到接收器,接口都能正常工作。LVDS
具有许多优点:①终端适配容易;②功耗低;③具有
fail-safe特性确保可靠性;④低成本;⑤高速传送。这些
特性使得LVDS在计算机、通信设备、消费电子等方面得到
了广泛应用。
每个点到点连接的差分对由一个驱动器、互连器和接收
器组成。驱动器和接收器主要完成TTL信号和LVDS信号之
间的转换。互连器包含电缆、PCB上差分导线对以及匹配电
阻。LVDS驱动器由一个驱动差分线对的电流源组成通常电
流为3.5mA),LVDS接收器具有很高的输入阻抗,因此驱动
器输出的电流大部分都流过100Ω的匹配电阻,并在接收器
的输入端产生大约350mA的电压。当驱动器翻转时,它改变
流经电阻的电流方向,因此产生有效的逻辑″1″和逻辑″0
″状态。低摆幅驱动信号实现了高速操作并减小了功率消
耗,差分信号提供了适当噪声边缘和功率消耗大幅减少的低
压摆幅。功率的大幅降低允许在单个集成电路上集成多个接


口驱动器和接收器。这提高了PCB板的效能,减少了成本。
不管使用的LVDS传输媒质是PCB线对还是电缆,都必
须采取措施防止信号在媒质终端发生反射,同时减少电磁干
扰。LVDS要求使用一个与媒质相匹配的终端电阻(100±20
Ω),该电阻终止了环流信号,应该将它尽可能靠近接收器
输入端放置。LVDS驱动器能以超过155.5Mbps的速度驱动双
绞线对,距离超过10m。对速度的实际限制是:①送到驱
动器的TTL数据的速度;②媒质的带宽性能。通常在驱动器
侧使用复用器、在接收器侧使用解复用器来实现多个TTL信
道和一个LVDS信道的复用转换,以提高信号速率,降低功
耗。并减少传输媒质和接口数,降低设备复杂性。
LVDS接收器可以承受至少±1V的驱动器与接收器之间
的地的电压变化。由于LVDS驱动器典型的偏置电压为+1.2V,
地的电压变化、驱动器偏置电压以及轻度耦合到的噪声之
和,在接收器的输入端相对于接收器的地是共模电压。这个
共模范围是:+0.2V~+2.2V。建议接收器的输入电压范围为:
0V~+2.4V。
2.1PCB板
(A)至少使用4层PCB板(从顶层到底层):LVDS信号层、
地层、电源层、TTL信号层;
(B)使TTL信号和LVDS信号相互隔离,否则TTL可能会
耦合到LVDS线上,最好将TTL和LVDS信号放在由电源/地


层隔离的不同层上;
(C)使LVDS驱动器和接收器尽可能地靠近连接器的LVDS
端;
(D)使用分布式的多个电容来旁路LVDS设备,表面贴电
容靠近电源/地层管脚放置;
(E)电源层和地层应使用粗线,不要使用50Ω布线规则;
(F)保持PCB地线层返回路径宽而短;
(G)应该使用利用地层返回铜线(gu9oundreturnwire)
的电缆连接两个系统的地层;
(H)使用多过孔(至少两个)连接到电源层(线)和地层
(线),表面贴电容可以直接焊接到过孔焊盘以减少线头。
2.2板上导线
(A)微波传输线(microstrip)和带状线(stripline)
都有较好性能;
(B)微波传输线的优点:一般有更高的差分阻抗、不需
要额外的过孔;
(C)带状线在信号间提供了更好的屏蔽。
2.3差分线
(A)使用与传输媒质的差分阻抗和终端电阻相匹配的受
控阻抗线,并且使差分线对离开集成芯片后立刻尽可能地相
互靠近(距离小于10mm),这样能减少反射并能确保耦
合到的噪声为共模噪声;


(B)使差分线对的长度相互匹配以减少信号扭曲,防止
引起信号间的相位差而导致电磁辐射;
(C)不要仅仅依赖自动布线功能,而应仔细修改以实现
差分阻抗匹配并实现差分线的隔离;
(D)尽量减少过孔和其它会引起线路不连续性的因素;
(E)避免将导致阻值不连续性的90°走线,使用圆弧或
45°折线来代替;
(F)在差分线对内,两条线之间的距离应尽可能短,以
保持接收器的共模抑制能力。在印制板上,两条差分线之间
的距离应尽可能保持一致,以避免差分阻抗的不连续性。
2.4终端
(A)使用终端电阻实现对差分传输线的最大匹配,阻值
一般在90~130Ω之间,系统也需要此终端电阻来产生正常
工作的差分电压;
(B)最好使用精度1~2%的表面贴电阻跨接在差分线上,
必要时也可使用两个阻值各为50Ω的电阻,并在中间通过一
个电容接地,以滤去共模噪声。
2.5未使用的管脚
所有未使用的LVDS接收器输入管脚悬空,所有未使用
的LVDS和TTL输出管脚悬空,将未使用的TTL发送/驱动
器输入和控制/使能管脚接电源或地。
2.6媒质(电缆和连接器)选择


(A)使用受控阻抗媒质,差分阻抗约为100Ω,不会引
入较大的阻抗不连续性;
(B)仅就减少噪声和提高信号质量而言,平衡电缆(如
双绞线对)通常比非平衡电缆好;
(C)电缆长度小于0.5m时,大部分电缆都能有效工作,
距离在0.5m~10m之间时,CAT3(Categiory3)双绞线对电
缆效果好、便宜并且容易买到,距离大于10m并且要求高速
率时,建议使用CAT5双绞线对。
2.7在噪声环境中提高可靠性设计
LVDS接收器在内部提供了可靠性线路,用以保护在接收
器输入悬空、接收器输入短路以及接收器输入匹配等情况下
输出可靠。但是,当驱动器三态或者接收器上的电缆没有连
接到驱动器上时,它并没有提供在噪声环境中的可靠性保
证。在此情况下,电缆就变成了浮动的天线,如果电缆感应
到的噪声超过LVDS内部可靠性线路的容限时,接收器就会
开关或振荡。如果此种情况发生,建议使用平衡或屏蔽电缆。
另外,也可以外加电阻来提高噪声容限,如图3所示。图中
R1、R3是可选的外接电阻,用来提高噪声容限,R2≈100Ω。
当然,如果使用内嵌在芯片中的LVDS收发器,由于一
般都有控制收发器是否工作的机制,因而这种悬置不会影响
系统。


什么是
LVDS

现在的液晶显示屏普遍采用LVDS接口,那么什么是LVDS
呢?
LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling)即低压差
分信号传输,是一种满足当今高性能数据传输应用的新型技
术。由于其可使系统供电电压低至2V,因此它还能满足未
来应用的需要。此技术基于ASITIAEIA-644LVDS接口
标准。
LVDS技术拥有330mV的低压差分信号(250mVMIand
450mVMAX)和快速过渡时间。这可以让产品达到自100
Mbps至超过1Gbps的高数据速率。此外,这种低压摆幅
可以降低功耗消散,同时具备差分传输的优点。
LVDS技术用于简单的线路驱动器和接收器物理层器件
以及比较复杂的接口通信芯片组。通道链路芯片组多路复用
和解多路复用慢速TTL信号线路以提供窄式高速低功耗
LVDS接口。这些芯片组可以大幅节省系统的电缆和连接器
成本,并且可以减少连接器所占面积所需的物理空间。
LVDS解决方案为设计人员解决高速IO接口问题提供
了新选择。LVDS为当今和未来的高带宽数据传输应用提供
毫瓦每千兆位的方案。更先进的总线LVDS(BLVDS)是在LVDS
基础上面发展起来的,总线LVDS(BLVDS)是基于LVDS技
术的总线接口电路的一个新系列,专门用于实现多点电缆或


背板应用。它不同于标准的LVDS,提供增强的驱动电流,
以处理多点应用中所需的双重传输。
BLVDS(总线LVDS)具备大约250mV的低压差分信号以
及快速的过渡时间。这可以让产品达到自100Mbps至超过
1Gbps的高数据传输速率。此外,低电压摆幅可以降低功耗
和噪声至最小化。差分数据传输配置提供有源总线的+-1V
共模范围和热插拔器件。
BLVDS(总线LVDS)产品有两种类型,可以为所有总线配
置提供最优化的接口器件。两个系列分别是:线路驱动器和
接收器和串行器解串器芯片组。
总线LVDS(BLVDS)可以解决高速总线设计中面临的许多
挑战。BLVDS(总线LVDS)无需特殊的终端上拉轨。它无需有
源终端器件,利用常见的供电轨(3.3V或5V),采用简单
的终端配置,使接口器件的功耗最小化,产生很少的噪声,
支持业务卡热插拔和以100Mbps的速率驱动重载多点总
线。总线LVDS(BLVDS)产品为设计人员解决高速多点总线
接口问题提供了一个新选择。


LVDS介绍
LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling)是一种
低摆幅的差分信号技术,它使得信号能在差分PCB线对或平
衡电缆上以几百Mbps的速率传输,其低压幅和低电流驱动
输出实现了低噪声和低功耗。
几十年来,5V供电的使用简化了不同技术和厂商逻辑电
路之间的接口。然而,随着集成电路的发展和对更高数据速
率的要求,低压供电成为急需。降低供电电压不仅减少了高
密度集成电路的功率消耗,而且减少了芯片内部的散热,有
助于提高集成度。
减少供电电压和逻辑电压摆幅的一个极好例子是低压
差分信号(LVDS)。LVDS物理接口使用1.2V偏置提供400mV
摆幅的信号(使用差分信号的原因是噪声以共模的方式在一
对差分线上耦合出现,并在接收器中相减从而可消除噪声)。
LVDS驱动和接收器不依赖于特定的供电电压,因此它很容易
迁移到低压供电的系统中去,而性能不变。作为比较,ECL
和PECL技术依赖于供电电压,ECL要求负的供电电压,PECL
参考正的供电电压总线上电压值(Vcc)而定。而GLVDS是一
种发展中的标准尚未确定的新技术,使用500mV的供电电压
可提供250mV的信号摆幅。不同低压逻辑信号的差分电压摆
LVDS在两个标准中定义。IEEEP1596.3(1996年3月通


过),主要面向SCI(ScalableCoherentInterface),定义
了LVDS的电特性,还定义了SCI协议中包交换时的编码;
ASIEIAEIA-644(1995年11月通过),主要定义了LVDS的
电特性,并建议了655Mbps的最大速率和1.823Gbps的无失
真媒质上的理论极限速率。在两个标准中都指定了与物理媒
质无关的特性,这意味着只要媒质在指定的噪声边缘和歪斜
容忍范围内发送信号到接收器,接口都能正常工作。LVDS
具有许多优点:①终端适配容易;②功耗低;③具有
fail-safe特性确保可靠性;④低成本;⑤高速传送。这些
特性使得LVDS在计算机、通信设备、消费电子等方面得到
了广泛应用。
每个点到点连接的差分对由一个驱动器、互连器和接收
器组成。驱动器和接收器主要完成TTL信号和LVDS信号之
间的转换。互连器包含电缆、PCB上差分导线对以及匹配电
阻。LVDS驱动器由一个驱动差分线对的电流源组成通常电
流为3.5mA),LVDS接收器具有很高的输入阻抗,因此驱动
器输出的电流大部分都流过100Ω的匹配电阻,并在接收器
的输入端产生大约350mA的电压。当驱动器翻转时,它改变
流经电阻的电流方向,因此产生有效的逻辑″1″和逻辑″0
″状态。低摆幅驱动信号实现了高速操作并减小了功率消
耗,差分信号提供了适当噪声边缘和功率消耗大幅减少的低
压摆幅。功率的大幅降低允许在单个集成电路上集成多个接


口驱动器和接收器。这提高了PCB板的效能,减少了成本。
不管使用的LVDS传输媒质是PCB线对还是电缆,都必
须采取措施防止信号在媒质终端发生反射,同时减少电磁干
扰。LVDS要求使用一个与媒质相匹配的终端电阻(100±20
Ω),该电阻终止了环流信号,应该将它尽可能靠近接收器
输入端放置。LVDS驱动器能以超过155.5Mbps的速度驱动双
绞线对,距离超过10m。对速度的实际限制是:①送到驱
动器的TTL数据的速度;②媒质的带宽性能。通常在驱动器
侧使用复用器、在接收器侧使用解复用器来实现多个TTL信
道和一个LVDS信道的复用转换,以提高信号速率,降低功
耗。并减少传输媒质和接口数,降低设备复杂性。
LVDS接收器可以承受至少±1V的驱动器与接收器之间
的地的电压变化。由于LVDS驱动器典型的偏置电压为+1.2V,
地的电压变化、驱动器偏置电压以及轻度耦合到的噪声之
和,在接收器的输入端相对于接收器的地是共模电压。这个
共模范围是:+0.2V~+2.2V。建议接收器的输入电压范围为:
0V~+2.4V。
2.1PCB板
(A)至少使用4层PCB板(从顶层到底层):LVDS信号层、
地层、电源层、TTL信号层;
(B)使TTL信号和LVDS信号相互隔离,否则TTL可能会
耦合到LVDS线上,最好将TTL和LVDS信号放在由电源/地


层隔离的不同层上;
(C)使LVDS驱动器和接收器尽可能地靠近连接器的LVDS
端;
(D)使用分布式的多个电容来旁路LVDS设备,表面贴电
容靠近电源/地层管脚放置;
(E)电源层和地层应使用粗线,不要使用50Ω布线规则;
(F)保持PCB地线层返回路径宽而短;
(G)应该使用利用地层返回铜线(gu9oundreturnwire)
的电缆连接两个系统的地层;
(H)使用多过孔(至少两个)连接到电源层(线)和地层
(线),表面贴电容可以直接焊接到过孔焊盘以减少线头。
2.2板上导线
(A)微波传输线(microstrip)和带状线(stripline)
都有较好性能;
(B)微波传输线的优点:一般有更高的差分阻抗、不需
要额外的过孔;
(C)带状线在信号间提供了更好的屏蔽。
2.3差分线
(A)使用与传输媒质的差分阻抗和终端电阻相匹配的受
控阻抗线,并且使差分线对离开集成芯片后立刻尽可能地相
互靠近(距离小于10mm),这样能减少反射并能确保耦
合到的噪声为共模噪声;


(B)使差分线对的长度相互匹配以减少信号扭曲,防止
引起信号间的相位差而导致电磁辐射;
(C)不要仅仅依赖自动布线功能,而应仔细修改以实现
差分阻抗匹配并实现差分线的隔离;
(D)尽量减少过孔和其它会引起线路不连续性的因素;
(E)避免将导致阻值不连续性的90°走线,使用圆弧或
45°折线来代替;
(F)在差分线对内,两条线之间的距离应尽可能短,以
保持接收器的共模抑制能力。在印制板上,两条差分线之间
的距离应尽可能保持一致,以避免差分阻抗的不连续性。
2.4终端
(A)使用终端电阻实现对差分传输线的最大匹配,阻值
一般在90~130Ω之间,系统也需要此终端电阻来产生正常
工作的差分电压;
(B)最好使用精度1~2%的表面贴电阻跨接在差分线上,
必要时也可使用两个阻值各为50Ω的电阻,并在中间通过一
个电容接地,以滤去共模噪声。
2.5未使用的管脚
所有未使用的LVDS接收器输入管脚悬空,所有未使用
的LVDS和TTL输出管脚悬空,将未使用的TTL发送/驱动
器输入和控制/使能管脚接电源或地。
2.6媒质(电缆和连接器)选择


(A)使用受控阻抗媒质,差分阻抗约为100Ω,不会引
入较大的阻抗不连续性;
(B)仅就减少噪声和提高信号质量而言,平衡电缆(如
双绞线对)通常比非平衡电缆好;
(C)电缆长度小于0.5m时,大部分电缆都能有效工作,
距离在0.5m~10m之间时,CAT3(Categiory3)双绞线对电
缆效果好、便宜并且容易买到,距离大于10m并且要求高速
率时,建议使用CAT5双绞线对。
2.7在噪声环境中提高可靠性设计
LVDS接收器在内部提供了可靠性线路,用以保护在接收
器输入悬空、接收器输入短路以及接收器输入匹配等情况下
输出可靠。但是,当驱动器三态或者接收器上的电缆没有连
接到驱动器上时,它并没有提供在噪声环境中的可靠性保
证。在此情况下,电缆就变成了浮动的天线,如果电缆感应
到的噪声超过LVDS内部可靠性线路的容限时,接收器就会
开关或振荡。如果此种情况发生,建议使用平衡或屏蔽电缆。
另外,也可以外加电阻来提高噪声容限,如图3所示。图中
R1、R3是可选的外接电阻,用来提高噪声容限,R2≈100Ω。
当然,如果使用内嵌在芯片中的LVDS收发器,由于一
般都有控制收发器是否工作的机制,因而这种悬置不会影响
系统。

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LVDS什么是

发布时间:2022-03-29 21:10:36
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评论列表 (有 9 条评论,811人围观)
多乐宝贝V铁粉0 second ago Google Chrome 93.0.4577.82 Windows 10 x64
在此情况下
举报垃圾短信V铁粉9 minutes ago Google Chrome 93.0.4577.82 Windows 10 x64
最好将TTL和LVDS信号放在由电源/地层隔离的不同层上;(C)使LVDS驱动器和接收器尽可能地靠近连接器的LVDS端;(D)使用分布式的多个电容来旁路LVDS设备
广州大学松田学院官网V铁粉6 minutes ago Google Chrome 93.0.4577.82 Windows 10 x64
总线LVDS(BLVDS)可以解决高速总线设计中面临的许多挑战
擦护肤品的正确步骤V铁粉26 minutes ago Google Chrome 93.0.4577.82 Windows 10 x64
当然
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差分数据传输配置提供有源总线的+-1V共模范围和热插拔器件
flash转换器V铁粉15 minutes ago Google Chrome 93.0.4577.82 Windows 10 x64
通道链路芯片组多路复用和解多路复用慢速TTL信号线路以提供窄式高速低功耗LVDS接口
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LVDS介绍LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling)是一种低摆幅的差分信号技术
弹走鱼尾纹V铁粉8 minutes ago Google Chrome 93.0.4577.82 Windows 10 x64
它使得信号能在差分PCB线对或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输

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