【转】LVDS基础、原理、图文讲解

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LVDS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。IEEE 在两个标准中对LVDS 信号进行了定义。ANSI/TIA/E IA -644 中，推荐最大速率为655Mbps ，理论极限速率为1.923Gbps。

一、LVDS组成

LVDS 信号传输一般由三部分组成：差分信号发送器，差分信号互联器，差分信号接收器。

差分信号发送器：将非平衡传输的TTL 信号转换成平衡传输的LVDS 信号。

差分信号接收器：将平衡传输的LVDS 信号转换成非平衡传输的TTL 信号。

差分信号互联器：包括联接线（电缆或者PCB 走线），终端匹配电阻。按照IEEE 规定，电阻为100 欧。我们通常选择为100 ，120 欧。

二、 LVDS信号电平特性

（电流驱动--电压接收--共模电压由0-2.4v直流偏置，典型为1.2v--差模电压：350mv由驱动电流提供-）

LVDS 物理接口使用1.2V 偏置电压作为基准（共模直流电压），提供大约350mV 摆幅（差模电压）。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 = 420m V 。

由逻辑"0 "电平变化到逻辑"1 "电平是需要时间的。由于LVDS 信号物理电平变化在0 .85――1 .55V 之间，其由逻辑"0"电平到逻辑"1 "电平变化的时间比TTL 电平要快得多，所以LVDS 更适合用来传输高速变化信号。其低压特点，功耗也低.

三、抗干扰性

0--1电平表示：当输出V+=350MA电流，V-=0ma电流，那么输出的为高电平（在接收端的匹配电阻转换为电压值350mv），反之为低电平

摆幅VOD=共模差值350MV

在实际线路传输中，

V+总电流=A(交流350MA)+D(直流1.2V/100=12MA)-----当然了，最主要的还是差模电压的交流信号

V-总电流=A(交流 0MA)+D(直流1.2V/100=12MA)-----当然了，最主要的还是差模电压的交流信号

差值--（在100欧姆上的电压）=[（350+12）-（0+12）]*100=0.35*100=0.35v=350mv

线路存在干扰，并且同时出现在差分线对上，

V+总电流=A(交流350MA)+D(直流1.2V/100=12MA) +G(干扰8ma)-----当然了，最主要的还是差模电压的交流信号

V-总电流=A(交流 0MA)+D(直流1.2V/100=12MA）+G(干扰8ma)-----当然了，最主要的还是差模电压的交流信号

差值--（在100欧姆上的电压）=[（350+12+8）-（0+12+8）]*100=0.35*100=0.35v=350mv（由于干扰是加在差分线上的所以相等抵消了）. 噪声被抑止掉。

上述可以形象理解差分方式抑止噪声的能力。在实际芯片中，是在噪声容限内，采用"比较"及"量化"来处理的。

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～+2.2 V 。建议接收器的输入电压范围为：0V～+2.4V.

四、总结

LVDS（Low Voltage Differential Signaling)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幅示于图１。

LVDS在两个标准中定义。IEEE P1596.3(1996年３月通过)，主要面向SCI(Scalable Coherent Interface)，定义了LVDS的电特性，还定义了SCI协议中包交换时的编码；ANSI/EIA/EIA-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。