LVDS接口简介

文章描述:-2022年3月29日发(作者:侯洪军)lvds接口标准: LVDS接口又称RS-644总线接口,是20世纪90年代才出现的一种数据传输和接口技术。LVDS即低电压差分信号,这种技术的核心是采用极低的电压摆幅高速差动传输数据,可以实现点对点或一点对多点的连接,具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点,其传输介质可以是铜质的PCB连线,也可以是平衡电缆。LVDS在对信号完整性、低抖动及共模特性要求

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LVDS接口简介2022年3月29日发(作者:侯洪军)


lvds接口标准:
LVDS接口又称RS-644总线接口,是20世纪90年代才出现的一种数据传输和接口技术。LVDS即低电压差分信号,这种技术
的核心是采用极低的电压摆幅高速差动传输数据,可以实现点对点或一点对多点的连接,具有低功耗、低误码率、低串扰和
低辐射等特点,其传输介质可以是铜质的PCB连线,也可以是平衡电缆。LVDS在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高
的系统中得到了越来越广泛的应用。目前,流行的LVDS技术规范有两个标准:一个是TIAEIA(电讯工业联盟电子工业联
盟)的ASITIAEIA-644标准,另一个是IEEE 1596.3标准。

1995年11月,以美国国家半导体公司为主推出了ASITIAEIA-644标准。1996年3月,IEEE公布了IEEE 1596.3
标准。这两个标准注重于对LVDS接口的电特性、互连与线路端接等方面的规范,对于生产工艺、传输介质和供电电压等则
没有明确。LVDS可采用CMOS、GaAs或其他技术实现,其供电电压可以从+5V到+3.3V,甚至更低;其传输介质可以是PCB连
线,也可以是特制的电缆。标准推荐的最高数据传输速率是655Mbps,而理论上,在一个无衰耗的传输线上,LVDS的最高传
输速率可达1.923Gbps。

---- OpenLDI标准在笔记本电脑中得到了广泛的应用,绝大多数笔记本电脑的LCD显示屏与主机板之间的连接接口都采用了
OpenLDI标准。OpenLDI接口标准的基础是低压差分信号(Low Voltage Differential Signaling,LVDS)接口,它具有高
效率、低功耗、高速、低成本、低杂波干扰、可支持较高分辨率等特点。LVDS接口在电信、通讯、消费类电子、汽车、医疗
仪器中广泛使用,并已经得到了AMP、3M、Samsung、Sharp、Silicon Graphics等公司的支持。为了向台式机领域渗透,S
公司又专门针对LCD显示器推出了新的支持OpenLDI标准的芯片组DS90C387和DS90CF388,新的芯片组支持从VGA(640×4
80)~QXGA(2048×1536)的分辨率。

---- DVI标准虽然还没有OpenLDI标准那样声名显赫,应用也没有OpenLDI标准那样普遍。但是由于有Intel、IBM、HP等
大公司的加入,DVI的应用前景被普遍看好,一些数字型CRT显示器、LCD显示器和数据投影机中已经采用了符合DVI标准
的数字显示接口。

---- 目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接,计算机内部以数字方式生成的显示图像信息,被
显卡中的DA(数字模拟)转换器转变为R、G、B三原信号和行、场同步信号,信号通过电缆传输到显示设备中。对于
模拟显示设备,如模拟CRT显示器,信号被直接送到相应的处理电路,驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字
显示设备,显示设备中需配置相应的AD(模拟数字)转换器,将模拟信号转变为数字信号。在经过DA和AD2次转
换后,不可避免地造成了一些图像细节的损失。

---- DVI标准由DDWG于1994年4月正式推出,它的基础是Silicon Image公司的PanalLink接口技术,PanalLink接口技
术采用的是最小化传输差分信号(Transition Minimized Differential Signaling,S)作为基本电气连接。如附图所示,
计算机中生成的图像信息传送到显示处理单元(显卡)中,经处理并编码成数据信号,数据信号中包含了一些像素信息、同
步信息以及一些控制信息,信息通过3个通道输出。同时还有一个通道用来传送使发送和接收端同步的时钟信号。每一个通
道中数据以差分信号方式传输,因此每一个通道需要2根传输线。由于采用差分信号传输,数据发送和接收中识别的都是压
差信号,因此传输线缆长度对信号影响较小,可以实现远距离的数据传输。在接收端对接收到的数据进行解码,并处理生成
图像信息供数字显示设备显示。在DVI标准中对接口的物理方式、电气指标、时钟方式、编码方式、传输方式、数据格式等
进行了严格的定义和规范。对于数字显示设备,由于没有DA和AD转换过程,避免了图像细节的丢失,从而保证了计算机
生成图像的完整再现。在DVI接口标准中还增加了一个热插拔监测信号,从而真正实现了即插即用

DVI标准一经推出立即得到了响应,不仅各图形芯片厂商纷纷推出了系列支持DVI标准的芯片组,ViewSonic、Samsung等公
司也相继推出了采用DVI标准接口的数字型CRT显示器和LCD显示器。在新近上市的一些LCD和DLP数据投影机中我们也看
到了DVI标准接口。随着数字化时代的来临,DVI标准接口取代VGA接口成为显示设备事实标准接口指日可待。
LVDS信号电平特性
LVDS物理接口使用1.2V偏置电压作为基准,提供大约400mV摆幅。
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350mV 的电压。
电流源为恒流特性,终端电阻在100―120欧姆之间,则电压摆动幅度为:3.5mA * 100 = 350mV ;3.5mA * 120 = 420mV 。
LVDS信号的工作原理和特点
对于高速电路,尤其是高速数据总线,常用的器件一般有:ECL、BTL、GTL和GTL+等。这些器件的工艺成熟,应用也较
为广泛,但都存在一个共同的缺点,即功耗大。
新兴的CM0S工艺的低压差分信号(Low Voltage Differential Signal,简称LVDS)器件给了我们另一种选择。LVDS低
压差分信号,最早由美国国家半导体公司(ational Semiconductor)提出的一种高速串行信号传输电平,由于它传输速度快,
功耗低,抗干扰能力强,传输距离远,易于匹配等优点,迅速得到诸多芯片制造厂商和应用商的青睐,并通过TIAEIA (Te
lecommunication Industry AssociationElectronic Industries Association)的确认,成为该组织的标准(ASITIAEIA
-644 standard)。LVDS信号被广泛应用于计算机、通信以及消费电子领域,并被以PCI-Express为代表的第三代IO标准中
采用。
LVDS器件的工作原理如下:


如图1所示,其中发送端是一个3.5mA的电流源,产生的3.5mA的电流通过差分线中的一路到接收端。由于接收端对于
直流表现为高阻,电流通过接收端的100Ω的匹配电阻产生350mV的电压,同时电流经过差分线的另一路流回发送端。当发
送端进行状态变化时,通过改变流经100Ω电阻的电流方向产生有效的'0'和'1' 态。
LVDS的特点是电流驱动模式,低电压摆幅350mV可以提供更高的信号传输率,使用差分传输的方式,输入信号只与2
个信号的差值有关,可将共模干扰抑制掉,可以使信号的噪声和EMI都减少。综上所述,LVDS有以下主要特点:
1. 低的输出电压摆幅(350mV);
2. 差分特征是磁干扰相互抵消,消除共模噪声,减少EMI;
3. 传输速度快,功耗低,抗干扰能力强,传输距离远,易于匹配等优点。


lvds接口标准:
LVDS接口又称RS-644总线接口,是20世纪90年代才出现的一种数据传输和接口技术。LVDS即低电压差分信号,这种技术
的核心是采用极低的电压摆幅高速差动传输数据,可以实现点对点或一点对多点的连接,具有低功耗、低误码率、低串扰和
低辐射等特点,其传输介质可以是铜质的PCB连线,也可以是平衡电缆。LVDS在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高
的系统中得到了越来越广泛的应用。目前,流行的LVDS技术规范有两个标准:一个是TIAEIA(电讯工业联盟电子工业联
盟)的ASITIAEIA-644标准,另一个是IEEE 1596.3标准。

1995年11月,以美国国家半导体公司为主推出了ASITIAEIA-644标准。1996年3月,IEEE公布了IEEE 1596.3
标准。这两个标准注重于对LVDS接口的电特性、互连与线路端接等方面的规范,对于生产工艺、传输介质和供电电压等则
没有明确。LVDS可采用CMOS、GaAs或其他技术实现,其供电电压可以从+5V到+3.3V,甚至更低;其传输介质可以是PCB连
线,也可以是特制的电缆。标准推荐的最高数据传输速率是655Mbps,而理论上,在一个无衰耗的传输线上,LVDS的最高传
输速率可达1.923Gbps。

---- OpenLDI标准在笔记本电脑中得到了广泛的应用,绝大多数笔记本电脑的LCD显示屏与主机板之间的连接接口都采用了
OpenLDI标准。OpenLDI接口标准的基础是低压差分信号(Low Voltage Differential Signaling,LVDS)接口,它具有高
效率、低功耗、高速、低成本、低杂波干扰、可支持较高分辨率等特点。LVDS接口在电信、通讯、消费类电子、汽车、医疗
仪器中广泛使用,并已经得到了AMP、3M、Samsung、Sharp、Silicon Graphics等公司的支持。为了向台式机领域渗透,S
公司又专门针对LCD显示器推出了新的支持OpenLDI标准的芯片组DS90C387和DS90CF388,新的芯片组支持从VGA(640×4
80)~QXGA(2048×1536)的分辨率。

---- DVI标准虽然还没有OpenLDI标准那样声名显赫,应用也没有OpenLDI标准那样普遍。但是由于有Intel、IBM、HP等
大公司的加入,DVI的应用前景被普遍看好,一些数字型CRT显示器、LCD显示器和数据投影机中已经采用了符合DVI标准
的数字显示接口。

---- 目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接,计算机内部以数字方式生成的显示图像信息,被
显卡中的DA(数字模拟)转换器转变为R、G、B三原信号和行、场同步信号,信号通过电缆传输到显示设备中。对于
模拟显示设备,如模拟CRT显示器,信号被直接送到相应的处理电路,驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字
显示设备,显示设备中需配置相应的AD(模拟数字)转换器,将模拟信号转变为数字信号。在经过DA和AD2次转
换后,不可避免地造成了一些图像细节的损失。

---- DVI标准由DDWG于1994年4月正式推出,它的基础是Silicon Image公司的PanalLink接口技术,PanalLink接口技
术采用的是最小化传输差分信号(Transition Minimized Differential Signaling,S)作为基本电气连接。如附图所示,
计算机中生成的图像信息传送到显示处理单元(显卡)中,经处理并编码成数据信号,数据信号中包含了一些像素信息、同
步信息以及一些控制信息,信息通过3个通道输出。同时还有一个通道用来传送使发送和接收端同步的时钟信号。每一个通
道中数据以差分信号方式传输,因此每一个通道需要2根传输线。由于采用差分信号传输,数据发送和接收中识别的都是压
差信号,因此传输线缆长度对信号影响较小,可以实现远距离的数据传输。在接收端对接收到的数据进行解码,并处理生成
图像信息供数字显示设备显示。在DVI标准中对接口的物理方式、电气指标、时钟方式、编码方式、传输方式、数据格式等
进行了严格的定义和规范。对于数字显示设备,由于没有DA和AD转换过程,避免了图像细节的丢失,从而保证了计算机
生成图像的完整再现。在DVI接口标准中还增加了一个热插拔监测信号,从而真正实现了即插即用

DVI标准一经推出立即得到了响应,不仅各图形芯片厂商纷纷推出了系列支持DVI标准的芯片组,ViewSonic、Samsung等公
司也相继推出了采用DVI标准接口的数字型CRT显示器和LCD显示器。在新近上市的一些LCD和DLP数据投影机中我们也看
到了DVI标准接口。随着数字化时代的来临,DVI标准接口取代VGA接口成为显示设备事实标准接口指日可待。
LVDS信号电平特性
LVDS物理接口使用1.2V偏置电压作为基准,提供大约400mV摆幅。
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350mV 的电压。
电流源为恒流特性,终端电阻在100―120欧姆之间,则电压摆动幅度为:3.5mA * 100 = 350mV ;3.5mA * 120 = 420mV 。
LVDS信号的工作原理和特点
对于高速电路,尤其是高速数据总线,常用的器件一般有:ECL、BTL、GTL和GTL+等。这些器件的工艺成熟,应用也较
为广泛,但都存在一个共同的缺点,即功耗大。
新兴的CM0S工艺的低压差分信号(Low Voltage Differential Signal,简称LVDS)器件给了我们另一种选择。LVDS低
压差分信号,最早由美国国家半导体公司(ational Semiconductor)提出的一种高速串行信号传输电平,由于它传输速度快,
功耗低,抗干扰能力强,传输距离远,易于匹配等优点,迅速得到诸多芯片制造厂商和应用商的青睐,并通过TIAEIA (Te
lecommunication Industry AssociationElectronic Industries Association)的确认,成为该组织的标准(ASITIAEIA
-644 standard)。LVDS信号被广泛应用于计算机、通信以及消费电子领域,并被以PCI-Express为代表的第三代IO标准中
采用。
LVDS器件的工作原理如下:


如图1所示,其中发送端是一个3.5mA的电流源,产生的3.5mA的电流通过差分线中的一路到接收端。由于接收端对于
直流表现为高阻,电流通过接收端的100Ω的匹配电阻产生350mV的电压,同时电流经过差分线的另一路流回发送端。当发
送端进行状态变化时,通过改变流经100Ω电阻的电流方向产生有效的'0'和'1' 态。
LVDS的特点是电流驱动模式,低电压摆幅350mV可以提供更高的信号传输率,使用差分传输的方式,输入信号只与2
个信号的差值有关,可将共模干扰抑制掉,可以使信号的噪声和EMI都减少。综上所述,LVDS有以下主要特点:
1. 低的输出电压摆幅(350mV);
2. 差分特征是磁干扰相互抵消,消除共模噪声,减少EMI;
3. 传输速度快,功耗低,抗干扰能力强,传输距离远,易于匹配等优点。

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LVDS接口简介

发布时间:2022-03-29 21:35:07
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