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《LVDS信號(hào)傳輸原理》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、LVDS原理與應(yīng)用簡(jiǎn)介（1）2007年01月06日星期六16:301?LVDS信號(hào)介紹??????LVDS：Low?Voltage?Differential?Signaling，低電壓差分信號(hào)。?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(hào)技術(shù)，它使得信號(hào)能在差分PCB線對(duì)或平衡電纜上以幾百M(fèi)bps的速率傳輸，其低壓幅和低電流驅(qū)動(dòng)輸出實(shí)現(xiàn)了低噪聲和低功耗。IEEE在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)LVDS信號(hào)進(jìn)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(hào)傳輸組成
2、?圖1????LVDS信號(hào)傳輸組成圖??LVDS信號(hào)傳輸一般由三部分組成：差分信號(hào)發(fā)送器，差分信號(hào)互聯(lián)器，差分信號(hào)接收器。?差分信號(hào)發(fā)送器：將非平衡傳輸?shù)腡TL信號(hào)轉(zhuǎn)換成平衡傳輸?shù)腖VDS信號(hào)。通常由一個(gè)IC來(lái)完成，如：DS90C031?????差分信號(hào)接收器：將平衡傳輸?shù)腖VDS信號(hào)轉(zhuǎn)換成非平衡傳輸?shù)腡TL信號(hào)。通常由一個(gè)IC來(lái)完成，如：DS90C032???差分信號(hào)互聯(lián)器：包括聯(lián)接線（電纜或者PCB走線），終端匹配電阻。按照IEEE規(guī)定，電阻為100歐。我們通常選擇為100，120歐。?1.2?LVDS信號(hào)電平特性?LVDS物理接口使用1.2V偏置電壓作為基準(zhǔn)，提供大約400
3、mV擺幅。LVDS驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)驅(qū)動(dòng)差分線對(duì)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(qū)動(dòng)器輸出的電流大部分都流過(guò)100Ω 的匹配電阻，并在接收器的輸入端產(chǎn)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(dòng)幅度為：3.5mA?*?100?=?350mV?；3.5mA?*?120?=?420mV?。?下圖為L(zhǎng)VDS與PECL（光收發(fā)器使用的電平）電平變化。??圖2???????LVDS與PECL電平圖示?由邏輯“0”電平變化到邏輯“1”電平是需要時(shí)間的。由于LVDS信號(hào)物理電平變化在0。85――1。55V之間
4、，其由邏輯“0”電平到邏輯“1”電平變化的時(shí)間比TTL電平要快得多，所以LVDS更適合用來(lái)傳輸高速變化信號(hào)。其低壓特點(diǎn)，功耗也低。?采用低壓技術(shù)適應(yīng)高速變化信號(hào)，在微電子設(shè)計(jì)中的例子很多，如：FPGA芯片的內(nèi)核供電電壓為2。5V或1.8V；PC機(jī)的CPU內(nèi)核電壓，PIII800EB為1.8V；數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域中很多功能芯片都采用低電壓技術(shù)。?1.3?差分信號(hào)抗噪特性?從差分信號(hào)傳輸線路上可以看出，若是理想狀況，線路沒有干擾時(shí)，?在發(fā)送側(cè)，可以形象理解為：?IN?=?IN+?-?IN-在接收側(cè)，可以理解為：?????IN+?-?IN-?=?OUT?所以：????????????????
5、?????OUT=?IN?在實(shí)際線路傳輸中，線路存在干擾，并且同時(shí)出現(xiàn)在差分線對(duì)上，?在發(fā)送側(cè)，仍然是：?IN?=???IN+?-?IN-線路傳輸干擾同時(shí)存在于差分對(duì)上，假設(shè)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(shí)際芯片中，是在噪聲容限內(nèi)，采用“比較”及“量化”來(lái)處理的。?LVDS接收器可以承受至少±1V的驅(qū)動(dòng)器與接收器之間的地的電壓變化。由于LVDS驅(qū)動(dòng)器典型的偏置電壓為+1.2V，地的電壓變化、驅(qū)
6、動(dòng)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(duì)于接收器的地是共模電壓。這個(gè)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(hào)）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(yè)現(xiàn)場(chǎng)不太惡劣環(huán)境下通訊。?2??LVDS系統(tǒng)設(shè)計(jì)?LVDS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者應(yīng)具備超高速單板設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)并了解差分信號(hào)的理論。設(shè)計(jì)高速差分板并不困難，下面將簡(jiǎn)要介紹一下各注意點(diǎn)。?2.1?PCB板??(A）至少使用４層PCB板（從頂層到底層）：LVDS信號(hào)層、地層、電源層、TTL信號(hào)
7、層；?（B）使TTL信號(hào)和LVDS信號(hào)相互隔離，否則TTL可能會(huì)耦合到LVDS線上，最好將TTL和LVDS信號(hào)放在由電源／地層隔離的不同層上；????（C）使LVDS驅(qū)動(dòng)器盡可能地靠近連接器的LVDS端，即盡可能減小線路距離；?（D）保證LVDS器件電源質(zhì)量；使用分布式的多個(gè)電容來(lái)旁路LVDS設(shè)備，表面貼電容靠近電源／地層管腳放置；?（E）電源層和地層應(yīng)使用粗線；?（F）保持PCB地線層返回路徑寬而短；?（G）連接兩個(gè)系統(tǒng)的地層；?2.2?板上導(dǎo)線???（A）微帶傳輸線（micr
