一文解读LVDS(低电压差分信号)
1 lvds信号介绍lvds：low voltage differential signaling，低电压差分信号。lvds传输支持速率一般在155mbps（大约为77mhz）以上。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/eia-644中，推荐最大速率为655mbps，理论极限速率为1.923mbps。1.1 lvds信号传输组成
图1 lvds信号传输组成图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。通常由一个ic来完成，如：ds90c031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。通常由一个ic来完成，如：ds90c032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。1.2 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 。下图为lvds与pecl（光收发器使用的电平）电平变化。
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。 采用低压技术适应高速变化信号，在微电子设计中的例子很多，如：fpga芯片的内核供电电压为2。5v或1.8v；pc机的cpu内核电压，piii800eb为1.8v；数据传输领域中很多功能芯片都采用低电压技术。
1.3 差分信号抗噪特性 从差分信号传输线路上可以看出，若是理想状况，线路没有干扰时，在发送侧，可以形象理解为：in=in+-in-在接收侧，可以理解为：in+-in-=out所以：out=in在实际线路传输中，线路存在干扰，并且同时出现在差分线对上，在发送侧，仍然是：in=in+-in-线路传输干扰同时存在于差分对上，假设干扰为q，则接收则：(in++q)-(in--q)=in+-in-=out所以：out=in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～+2.2v。建议接收器的输入电压范围为：0v～+2.4v。 抑止共模噪声是ds（差分信号）的共同特性，如rs485,rs422电平，采用差分平衡传输，由于其电平幅度大，更不容易受干扰，适合工业现场不太恶劣环境下通讯。
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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。 采用低压技术适应高速变化信号，在微电子设计中的例子很多，如：fpga芯片的内核供电电压为2。5v或1.8v；pc机的cpu内核电压，piii800eb为1.8v；数据传输领域中很多功能芯片都采用低电压技术。
1.3 差分信号抗噪特性 从差分信号传输线路上可以看出，若是理想状况，线路没有干扰时，在发送侧，可以形象理解为：in=in+-in-在接收侧，可以理解为：in+-in-=out所以：out=in在实际线路传输中，线路存在干扰，并且同时出现在差分线对上，在发送侧，仍然是：in=in+-in-线路传输干扰同时存在于差分对上，假设干扰为q，则接收则：(in++q)-(in--q)=in+-in-=out所以：out=in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～+2.2v。建议接收器的输入电压范围为：0v～+2.4v。 抑止共模噪声是ds（差分信号）的共同特性，如rs485,rs422电平，采用差分平衡传输，由于其电平幅度大，更不容易受干扰，适合工业现场不太恶劣环境下通讯。
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