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      一文解讀LVDS(低電壓差分信號)

      電磁兼容EMC ? 2018-11-01 16:47 ? 次閱讀

      1 LVDS信號介紹LVDS:Low Voltage Differential Signaling,低電壓差分信號。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。1.1 LVDS信號傳輸組成

      一文解讀LVDS(低電壓差分信號)

      圖1 LVDS信號傳輸組成圖LVDS信號傳輸一般由三部分組成:差分信號發送器,差分信號互聯器,差分信號接收器。差分信號發送器:將非平衡傳輸的TTL信號轉換成平衡傳輸的LVDS信號。通常由一個IC來完成,如:DS90C031差分信號接收器:將平衡傳輸的LVDS信號轉換成非平衡傳輸的TTL信號。通常由一個IC來完成,如:DS90C032差分信號互聯器:包括聯接線(電纜或者PCB走線),終端匹配電阻。按照IEEE規定,電阻為100歐。我們通常選擇為100,120歐。1.2 LVDS信號電平特性LVDS物理接口使用1.2V偏置電壓作為基準,提供大約400mV擺幅。LVDS驅動器由一個驅動差分線對的電流源組成(通常電流為3.5mA),LVDS接收器具有很高的輸入阻抗,因此驅動器輸出的電流大部分都流過100Ω 的匹配電阻,并在接收器的輸入端產生大約350mV 的電壓。電流源為恒流特性,終端電阻在100――120歐姆之間,則電壓擺動幅度為:3.5mA * 100 = 350mV ;3.5mA * 120 = 420mV 。下圖為LVDS與PECL(光收發器使用的電平)電平變化。

      一文解讀LVDS(低電壓差分信號)

      由邏輯“0”電平變化到邏輯“1”電平是需要時間的。????? 由于LVDS信號物理電平變化在0。85――1。55V之間,其由邏輯“0”電平到邏輯“1”電平變化的時間比TTL電平要快得多,所以LVDS更適合用來傳輸高速變化信號。其低壓特點,功耗也低。???? 采用低壓技術適應高速變化信號,在微電子設計中的例子很多,如:FPGA芯片的內核供電電壓為2。5V或1.8V;PC機的CPU核電壓,PIII800EB為1.8V;數據傳輸領域中很多功能芯片都采用低電壓技術。

      1.3 差分信號抗噪特性???? 從差分信號傳輸線路上可以看出,若是理想狀況,線路沒有干擾時,在發送側,可以形象理解為:IN=IN+-IN-在接收側,可以理解為:IN+-IN-=OUT所以:OUT=IN在實際線路傳輸中,線路存在干擾,并且同時出現在差分線對上,在發送側,仍然是:IN=IN+-IN-線路傳輸干擾同時存在于差分對上,假設干擾為q,則接收則:(IN++q)-(IN--q)=IN+-IN-=OUT所以:OUT=IN噪聲被抑止掉。???? 上述可以形象理解差分方式抑止噪聲的能力。在實際芯片中,是在噪聲容限內,采用“比較”及“量化”來處理的。???? LVDS接收器可以承受至少±1V的驅動器與接收器之間的地的電壓變化。由于LVDS驅動器典型的偏置電壓為+1.2V,地的電壓變化、驅動器偏置電壓以及輕度耦合到的噪聲之和,在接收器的輸入端相對于接收器的地是共模電壓。這個共模范圍是:+0.2V~+2.2V。建議接收器的輸入電壓范圍為:0V~+2.4V。????? 抑止共模噪聲是DS(差分信號)的共同特性,如RS485,RS422電平,采用差分平衡傳輸,由于其電平幅度大,更不容易受干擾,適合工業現場不太惡劣環境下通訊。

      原文標題:20181031---LVDS(低電壓差分信號)原理簡介

      文章出處:【微信號:EMC_EMI,微信公眾號:電磁兼容EMC】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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