差分技術:LVDS(低電壓差分信號)
LVDS差分傳輸是一種信號傳輸的技術,我們一般行業(yè)簡稱LVDS信號,英文全稱為:Low Voltage Differential Signaling;是一種專業(yè)的低電壓差分信號,區(qū)別于傳統的一根信號線一根地線的做法,差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號,這兩個信號的振幅相同, 相位相反。在這兩根線上的傳輸的信號就是差分信號。信號接收端比較這兩個電壓的差值來判斷發(fā)送端發(fā)送的邏輯狀態(tài)。在電路板上,差分走線必須是等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線,LVDS傳輸支持速率一般在155Mbps(大約為77MHZ)以上。LVDS是一種低擺幅的差分信號技術,它使得信號能在差分PCB線對或平衡電纜上以幾百Mbps的速率傳輸,其低壓幅和低電流驅動輸出實現了低噪聲和低功耗。IEEE在兩個標準中對LVDS信號進行了定義。ANSI/TIA/EIA-644中,推薦最大速率為655Mbps,理論極限速率為1.923Mbps,Diodes 的 LVDS(低電壓差動訊號)裝置具備高效能 5 V、3.3 V、2.5 V 及 1.8 V 特性,其傳輸延遲低于 2.0ns,可滿足現今的高速 I/O 接口需求。LVDS系列產品提供線性驅動器、接收器、收發(fā)器、交叉點、頻率 / 資料配送及中繼器,可滿足現今支持 8-bit、16-bit、18-bit 及 32-bit 功能的高速 I/O 接口傳輸需求.
LVDS的優(yōu)勢和劣勢
LVDS的優(yōu)勢
抗干擾能力強。干擾噪聲一般會等值、同時的被加載到兩根信號線上,而接收端關心的只是兩信號的差值,所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。
能有效抑制電磁干擾(EMI)。由于兩根線靠得很近且信號幅值相等,這兩根線與地線之間的耦合電磁場的幅值也相等,同時他們的信號極性相反,按右手螺旋定則,那他們的磁力線是互相抵消的。兩根線耦合的越緊密,互相抵消的磁力線就越多。泄放到外界的電磁能量越少。
時序定位準確。差分信號的接收端是兩根線上的信號幅值之差發(fā)生正負跳變的點,作為判斷邏輯0/1跳變的點的。而普通單端信號以閾值電壓作為信號邏輯0/1的跳變點,受閾值電壓與信號幅值電壓之比的影響較大,不適合低幅度的信號。
發(fā)送端電流源始終導通,消除開關噪聲帶來的尖峰(單端技術中所需要)和大電流晶體管不斷導通-關斷造成的電磁干擾EMI。
LVDS的劣勢
若電路板的面積非常吃緊,單端信號可以只有一根信號線,地線走地平面,而差分信號一定要走兩根等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的線。這樣的情況常常發(fā)生在芯片的管腳間距很小,以至于只能穿過一根走線的情況下
LVDS的應用場景
隨著數據傳輸速率越來越高,現在計算機系統中的數據傳輸接口基本上都串行化了,像USB、PCIe、SATA、DP等等外部總線將并行總線擠壓到只剩下內存總線這個最后的堡壘,LVDS信號傳輸;LVDS信號傳輸一般由三部分組成:差分信號發(fā)送器,差分信號互聯器,差分信號接收器。由于LVDS信號擺幅低,為350mv,對應功耗很低,速率達到3.125Gbps,總的來說,其終接方法簡單、功耗和噪聲低等優(yōu)點,使得LVDS成為幾十Mbps至3Gbps、甚至更高的應用之首選,廣泛用于高速背板、電纜和板到板數據傳輸與時鐘分配,以及單個PCB內的通信鏈路中。
LVDS在汽車行業(yè)的應用
目前在汽車的應用上,對內部整合的安全和輔助電子設備的增加也變得越來越高了,主要集中在用于駕駛支持(電子后視鏡、導航系統、泊車距離控制、超視距顯示、仰視顯示)的視頻顯示系統,車載娛樂系統(電視和DVD播放器) 等,這些應用要求高速數據傳輸,以滿足圖像傳遞的要求。正是這些需求的增長,帶動LVDS產品在這些領域嶄露頭角,其中,就包括LVDS汽車電纜。
LVDS汽車電纜即低電壓差分信號電纜,是一種低功耗、低誤碼率、低串擾和低輻射的差分信號技術,這種傳輸技術可以達到155Mbps以上,LVDS技術的核心是采用極低的電壓擺幅高速差動傳輸數據,可以實現點對點或一點對多點的連接,其傳輸介質可以是銅質的PCB連線,也可以是平衡電纜。
LVDS汽車電纜非常適合汽車應用,汽車內部存在眾多的電磁輻射源,因此,抗干擾能力是汽車電子設計最基本的要求。另外,考慮到LVDS傳輸線自身的低輻射優(yōu)勢,對系統的其它設施幾乎不產生額外干擾。LVDS傳輸只需要簡單的電阻連接,簡化了電路布局,線路連接也非常簡單(采用雙絞銅質電纜)。LVDS兼容于各種總線拓撲: 點到點拓撲(一個發(fā)送器,一個接收器); 多分支拓撲(一個發(fā)送器,多個接收器); 多點拓撲(多個發(fā)送器,多個接收器)。綜上所述,無論是現在還是將來,LVDS汽車電纜都是汽車應用中連接板級系統的非常好的一個選擇。(轉自線纜行業(yè)朋友分享圈)