低电压差分信号(LVDS)是什么？有哪些优势
随着数据传输速率越来越高，现在计算机系统中的数据传输接口基本上都串行化了，像usb、pcie、sata、dp等等外部总线将并行总线挤压到只剩下内存总线这个最后的堡垒。当然，就算是并行传输总线最后的倔强ddr也在不断吸收serdes上的技术来提升自己，尤其是均衡器（equalization，eq）技术，在ddr5标准中，dram将被指定涵盖dfe（判决反馈均衡）能力。
随着信号速率的提高，在系统同步接口方式中,有几个因素限制了有效数据窗口宽度的继续增加。
时钟到达两个芯片的传播延时不相等(clock skew)
并行数据各个bit 的传播延时不相等(data skew)
时钟的传播延时和数据的传播延时不一致(skew between data and clock)
要提高接口的传输带宽有两种方式，一种是提高时钟频率，一种是加大数据位宽。那么是不是可以无限制的增加数据的位宽呢?这就要牵涉到另外一个非常重要的问题–同步开关噪声(ssn)，数据位宽的增加，ssn 成为提高传输带宽的主要瓶颈。
由于信道的非理想特性，信号从tx通过fr4 pcb板传输到rx，这中间会有信号插损、回损、近/远端串扰，再继续提高频率，信号会严重失真，这就需要采用均衡和数据时钟相位检测等技术，这也就是serdes所采用的技术。
单端信号和差分信号之间的差异
单端信号即用一根走线来传输信号，信号由相对于地参考平面（0v gnd）的电平来确定逻辑“ l”和逻辑“ h”，例如ttl接口或cmos接口，是单端信号。
随着速率的提高，单端信号的上升/下级沿也变得陡峭，因此，输出开关噪声会导致信号产生过冲和下冲，并且当多位信号同时转换时，还要考虑地弹（ground bounce）问题，同时，单端信号以参考地平面作为信号回流路径，这也为layout带来了挑战，由传输线阻抗不匹配引起的反射效应会变得非常严重。
差分信号
差分信号有别于单端信号一根信号线传输信号然后参考gnd作为高(h)、低（l）逻辑电平的参考并作为镜像流量路径的做法，差分传输在两根传输线上都传输信号，这两个信号的振幅相等，相位相差180度，极性相反，互为耦合。
差分信号的优点
差分信号的第一个好处是，因为你在控制「基准」电压，所以能够很容易地识别小信号。在一个参考地做「0 v」基准的单端信号传输系统里，测量信号的精确值依赖系统内「0 v」的一致性。信号源和信号接收器距离越远，他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越大。从差分信号恢复的信号值在很大程度上与「地」的精确值无关，而在某一范围内便可。
差分信号的第二个主要好处是，它对外部电磁干扰(emi)是高度免疫的。一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。既然电压差异决定信号值，这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。除了对干扰不大灵敏外，差分信号比单端信号生成的emi还要少。
差分信号提供的第三个好处是，在一个单电源系统，能够从容精确地处理「双极信号」。为了处理单端，单电源系统的双极信号，我们必须在地和电源干线之间某任意电压处(通常是中点)建立一个虚地。用高于虚地的电压来表示正极信号，低于虚地的电压来表示负极信号。接下来，必须把虚地正确地分布到整个系统里。而对于差分信号，不需要这样一个虚地，这就使我们处理和传播双极信号有一个高真度，而无须依赖虚地的稳定性。
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（low voltage differential signaling lvds）。
低电压差分信号(lvds)是一种高速点到点应用通信标准。多点lvds (m-lvds)则是一种面向多点应用的类似标准。lvds和m-lvds均使用差分信号，通过这种双线式通信方法，接收器将根据两个互补电信号之间的电压差检测数据。这样能够极大地改善噪声抗扰度，并将噪声辐射降至最低。
lvds是一种用于替代发射极耦合逻辑(ecl)或正发射极耦合逻辑(pecl)的低功 耗逻辑 。lvds的主要标准是tia/eia-644。有时也会对lvds使用另一种标准，即ieee 1596.3—sci(可扩展一致性接口)。lvds广泛用于高速背板、电缆和板到板数据传输与时钟分配，以及单个pcb内的通信链路。
lvds的优势包括
通信速度高达1 gbps或以上
电磁辐射更低
抗扰度更高
低功耗工作
共模范围允许高达±1的接地失调差额
m-lvds
面向多点低电压差分信号(m-lvds)的标准tia/eia-899将lvds延伸到用于解决多点应用中的问题。相对于tia/eia-485 (rs-485)或控制器局域网(can)，m-lvds能够以更低的功耗实现更高速度的通信链路。
m-lvds相对于lvds的额外特性包括
驱动器输出强度更高
跃迁时间可控
共模范围更广
面向总线空闲条件提供故障安全接收器选项
为什么使用lvds或m-lvds?
图1中将lvds和m-lvds与其他多点和点到点协议进行了比较。两种标准都有低功耗要求。lvds和m-lvds的特征是在差分电压摆幅较低的情况下实现差分信号。相对于lvds，m-lvds指定了更高的差分输出电压，以便允许来自多点总线的更高负载。
两种协议都是面向高速通信设计的。典型应用环境下会采用pcb走线或较短的有线/背板链路。lvds的共模范围就是针对这些应用而设计。相对于lvds，m-lvds扩展了其共模范围，允许多点拓扑结构中具有额外噪声。
lvds/m-lvds应用考虑
总线类型和拓扑结构
时钟分配应用
lvds/m-lvds信号的特性
端接和pcb布局
抖动和偏斜
数据编码和同步
隔离
电抗器的作用
思岚移动底盘助力服务机器人产业规模化发展
电流传感器在测试和测量设备中有哪些作用？
物联网公司怎样为智慧城市的建设出力
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低电压差分信号(LVDS)是什么？有哪些优势
换一盏LED灯的成本到底有多高
CAN总线通信协议是什么
OFDM系统仿真与分析
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随着信号速率的提高，在系统同步接口方式中,有几个因素限制了有效数据窗口宽度的继续增加。
时钟到达两个芯片的传播延时不相等(clock skew)
并行数据各个bit 的传播延时不相等(data skew)
时钟的传播延时和数据的传播延时不一致(skew between data and clock)
要提高接口的传输带宽有两种方式，一种是提高时钟频率，一种是加大数据位宽。那么是不是可以无限制的增加数据的位宽呢?这就要牵涉到另外一个非常重要的问题–同步开关噪声(ssn)，数据位宽的增加，ssn 成为提高传输带宽的主要瓶颈。
由于信道的非理想特性，信号从tx通过fr4 pcb板传输到rx，这中间会有信号插损、回损、近/远端串扰，再继续提高频率，信号会严重失真，这就需要采用均衡和数据时钟相位检测等技术，这也就是serdes所采用的技术。
单端信号和差分信号之间的差异
单端信号即用一根走线来传输信号，信号由相对于地参考平面（0v gnd）的电平来确定逻辑“ l”和逻辑“ h”，例如ttl接口或cmos接口，是单端信号。
随着速率的提高，单端信号的上升/下级沿也变得陡峭，因此，输出开关噪声会导致信号产生过冲和下冲，并且当多位信号同时转换时，还要考虑地弹（ground bounce）问题，同时，单端信号以参考地平面作为信号回流路径，这也为layout带来了挑战，由传输线阻抗不匹配引起的反射效应会变得非常严重。
差分信号
差分信号有别于单端信号一根信号线传输信号然后参考gnd作为高(h)、低（l）逻辑电平的参考并作为镜像流量路径的做法，差分传输在两根传输线上都传输信号，这两个信号的振幅相等，相位相差180度，极性相反，互为耦合。
差分信号的优点
差分信号的第一个好处是，因为你在控制「基准」电压，所以能够很容易地识别小信号。在一个参考地做「0 v」基准的单端信号传输系统里，测量信号的精确值依赖系统内「0 v」的一致性。信号源和信号接收器距离越远，他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越大。从差分信号恢复的信号值在很大程度上与「地」的精确值无关，而在某一范围内便可。
差分信号的第二个主要好处是，它对外部电磁干扰(emi)是高度免疫的。一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。既然电压差异决定信号值，这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。除了对干扰不大灵敏外，差分信号比单端信号生成的emi还要少。
差分信号提供的第三个好处是，在一个单电源系统，能够从容精确地处理「双极信号」。为了处理单端，单电源系统的双极信号，我们必须在地和电源干线之间某任意电压处(通常是中点)建立一个虚地。用高于虚地的电压来表示正极信号，低于虚地的电压来表示负极信号。接下来，必须把虚地正确地分布到整个系统里。而对于差分信号，不需要这样一个虚地，这就使我们处理和传播双极信号有一个高真度，而无须依赖虚地的稳定性。
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（low voltage differential signaling lvds）。
低电压差分信号(lvds)是一种高速点到点应用通信标准。多点lvds (m-lvds)则是一种面向多点应用的类似标准。lvds和m-lvds均使用差分信号，通过这种双线式通信方法，接收器将根据两个互补电信号之间的电压差检测数据。这样能够极大地改善噪声抗扰度，并将噪声辐射降至最低。
lvds是一种用于替代发射极耦合逻辑(ecl)或正发射极耦合逻辑(pecl)的低功 耗逻辑 。lvds的主要标准是tia/eia-644。有时也会对lvds使用另一种标准，即ieee 1596.3—sci(可扩展一致性接口)。lvds广泛用于高速背板、电缆和板到板数据传输与时钟分配，以及单个pcb内的通信链路。
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通信速度高达1 gbps或以上
电磁辐射更低
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m-lvds
面向多点低电压差分信号(m-lvds)的标准tia/eia-899将lvds延伸到用于解决多点应用中的问题。相对于tia/eia-485 (rs-485)或控制器局域网(can)，m-lvds能够以更低的功耗实现更高速度的通信链路。
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