LVDS信号:
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。
图2 LVDS 与PECL 电平图示
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。 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 |