LVDS信號原理和設計
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(dòng)器由一個(gè)驅動(dòng)差分線(xiàn)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(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100DD120歐姆之間,則電壓擺動(dòng)幅度為:3.5mA * 100 = 350mV ;3.5mA * 120 = 420mV 。
由邏輯“0”電平變化到邏輯“1”電平是需要時(shí)間的。
由于LVDS信號物理電平變化在0。85DD1。55V之間,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L(fǎng)VDS更適合用來(lái)傳輸高速變化信號。其低壓特點(diǎn),功耗也低。
采用低壓技術(shù)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內核電壓,PIII800EB為1.8V;數據傳輸領(lǐng)域中很多功能芯片都采用低電壓技術(shù)。
1.3 差分信號抗噪特性
從差分信號傳輸線(xiàn)路上可以看出,若是理想狀況,線(xiàn)路沒(méi)有干擾時(shí),
在發(fā)送側,可以形象理解為:
IN= IN+ - IN-
在接收側,可以理解為:
OUT= IN+ - IN- = IN
所以:在實(shí)際線(xiàn)路傳輸中,線(xiàn)路存在干擾,并且同時(shí)出現在差分線(xiàn)對上,
在發(fā)送側,仍然是:線(xiàn)路傳輸干擾同時(shí)存在于差分對上,假設干擾為q,則接收則:
OUT=[(IN+)+q] - [(IN-)+ q]= IN+ - IN- = 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,采用“比較”及“量化”來(lái)處理的。
LVDS接收器可以承受至少±1V的驅動(dòng)器與接收器之間的地的電壓變化。由于LVDS驅動(dòng)器典型的偏置電壓為+1.2V,地的電壓變化、驅動(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)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)現場(chǎng)不太惡劣環(huán)境下通訊。
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