LVDS技术原理及详细介绍

发布时间:2022-05-23

目前6.5大部分尺寸及以上的液晶屏都是LVDS接口,而LVDS接口屏幕主要用于工业控制行业,技术性强。让我们介绍一下LVDS接口的一些基本知识。

LVDS详细介绍了接口技术的原理

随着互联网的日益普及,各种通信设备逐渐受到消费者的欢迎,数据传输的需求急剧增加。此外,高分辨率电视、数字电视和彩色图像都需要更高的频率和宽度。因此,系统设计工程师必须依靠模拟技术来设计电路系统,并支持数据传输。低压差信号传输技术(以下简称LVDS)工程师可以很好地利用这种技术设计混合信号系统。LVDS采用高速模拟电路技术,可保证铜线能够支持千兆位以上的数据传输。

1 、LVDS的 介绍

LVDS(Low Voltage Differential Signaling)它是一种低摆幅差分信号技术,使信号处于差分状态PCB 线对或平衡电缆上数百条Mbps 速率传输,其低压振幅和低电流驱动输出实现低噪声和低功耗。

这几十年,5V电源的使用简化了不同技术与制造商逻辑电路之间的界面。然而,随着集成电路的发展和对更高数据速率的要求,低压电源已成为迫切需要。降低电源电压不仅降低了高密度集成电路的功耗,而且还减少了芯片内部的散热,有助于提高集成度。

LVDS接受器至少可以承受±1V由于驱动器与接收器之间的电压变化值。LVDS 驱动器的典型偏置电压是 1.2V,地的电压变化、驱动器的偏置电压以及轻度耦合到的噪声之和,在接收器的输入端都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。

2 、LVDS 系统设计

LVDS 系统设计要求设计师具备超高速单板设计的经验,了解差分信号的理论。设计高速差分板并不难。让我们简要介绍一下注意事项。

2.1 PCB 板

(A)至少4层PCB 板(从顶层到底层):LVDS 信号层、地层、电源层、TTL 信号层;

(B)使TTL 的信号和LVDS 信号相互隔离,否则TTL信号可能会耦合LVDS 线上,较好是将军TTL和LVDS 信号放置在由电源/地层隔离的不同层上;

(C)使LVDS驱动器和接收器尽可能靠近连接器LVDS 端;

(D)使用多个分布式电容旁路LVDS 设备表面贴电容靠近电源/地层管脚;

(E)粗线不得用于电源层和地层50Ω 布线规则;

(F)保持PCB 地线层返回路径宽而短;

(G)应使用地层返回铜线(gu9ound return wire)连接两个系统地层的电缆;

(H) 用多个孔(至少两个)连接到电源层(线)和地层(线),表面贴电容可直接焊接到过孔焊盘,减少线头。

2.2 板上导线

(A) 微波传输线(microstrip)和带状线(stripline)性能好;

(B) 微波传输线的优点:一般阻抗差异较高,无需额外过孔;

(C) 带状线在信号间提供了更好的屏蔽。

2.3 差分线

(A)使用与传输媒体的差分阻抗和终端电阻匹配的控制阻抗线,使差分线尽可能靠近集成芯片(距离小于10mm),减少反射,确保耦合噪声为共模噪声;

(B)使差分线对的长度相互匹配,以减少信号的扭曲,防止信号之间的相位差导致电磁辐射;

(C)不仅要依靠自动布线功能,还要仔细修改,实现差分阻抗匹配和差分线隔离;

(D)尽量减少过孔等导致线路不连续性的因素;

(E)避免阻值不连续性90°使用圆弧或圆弧走线45°折线代替;

(F)两条线之间的距离应尽可能缩短,以保持接收器的共模抑制能力。在印刷板上,两条差分线之间的距离应尽可能一致,以避免差分阻抗的不连续性。

2.4 终端

(A)使用终端电阻实现差分传输线的较大匹配,电阻值一般为90~130Ω 系统还需要该终端的电阻来产生正常工作的差异电压;

(B)较好在差分线上使用精度为1~2%的表面电阻,必要时也可以使用两个电阻50Ω 电阻,并通过电容器在中间接地,以过滤共模的噪声。

2.5 未使用的管脚

所有未使用的LVDS 接收器输入管脚悬空,所有未使用的LVDS和TTL 悬挂输出管脚,悬挂未使用的管脚TTL 输入和控制发送/驱动器/使管脚连接电源或地面。

2.6选择 媒体(电缆和连接器)

(A)使用受控阻抗媒体,差异阻抗约为100Ω,不会引入较大的阻抗不连续性;

(B)在降低噪音和提高信号质量方面,平衡电缆(如双绞线对)通常优于不平衡电缆;

(C)电缆长度小于0.5m 时,大多数电缆都能有效工作,距离在0.5m~10m之间时,CAT

3(Categiory 3)双绞线对电缆效果好,价格便宜,容易买到,距离大于10m当需要高速时,建议使用 CAT 5 双绞线对