lvds接口设计

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1、LVDS的接口电路设计丁宏伟摘要：LVDS是一种小振幅差分信号技术，使用这种技术传输速率可以达到数百兆，甚至更高；LVDS具有更低的功耗、更好的噪声性能和更可靠的稳定性。简要地介绍了LVDS的原理及优势，分析了LVDS接口设计要注意的问题。关键词：LVDS;接口；PCB中图分类号：TP336文献标志码：A引言LVDS,BPLowVoltageDifferentialSignaling,是一种低压差分信号技术接口。它是美国NS公司（美国国家半导体公司）为克服以TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大、EMI电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式

2、。LVDS这种技术的核心是采川极低的电压摆幅（约350mV）高速差动传输数据，具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点，其传输介质可以是铜质的PCB连线，也可以是平衡电缆。LVDS在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高的系统中得到了越来越广泛的应用。1LVDS驱动器和接收器工作原理LVDS定义在2个国际标准中:IEEEPl596.3（1996年3月通过），主要面向SCI（ScalableCoherentInterface），定义了LVDS的电特性，还定义了SCI协议中包交换时的编码；ANSI/EIA-644（1995年11月通过），主要定义了LVD

3、S的电特性，并建议了655Mb/s的最大速率和1.823Gb/s的无失真媒质上的理论极限速率。在2个•准中都指定了与物理媒质无关的特性,这保证了LVDS能成为多用途的接口标准（1

4、0如图1所示，LVDS电路由驱动器和接收器以及终端匹配电阻组成。Ml、M2、M3和M4是尺寸、工艺相同的NMOS管开关。驱动器的输出接在阻值为100Q的终端电阻上，构成冋路。驱动器工作时，NM0S开关.Ml和M4以及M2和M3在CMOS信号的作用下轮流导通和截止，在输出端产生±3.5mA的回路电流。绝大部分驱动电流将流经100Q的终端电阻，并在接收器输入端产生大约350mV的

5、压降。当驱动状态反转时，流经电阻的电流方向改变，于是在接收端产生了一个有效“0”或“1”的逻辑状态。从而把-个CMOS信号转换成了LVDS[21。电流源s350mA图1LVDS电路的工作示意图在数据传输过程中，还必须有时钟信号的参与，LVDS接口无论传输数据还是传输时钟，都采用差分信号对的形式进行传输。所谓信号对，是指LVDS接口电路中，每一个数据传输通道或时钟传输通道的输出都为两个信号(正输山端和负输山端)。LVDS的驱动和接收不依赖于供电规格，从而可以保持同样的信号电平和性能。LVDS的信号电平只有PEC1电压摆幅的一半，是TTI/CMOS电平的1

6、/10。LVDS提供低功耗的解决方案，其负载终端电阻的功耗仅为1.2mW。电流驱动模式也降低了系统的功耗。1LVDS的应用模式2.1单向点对点(point-to-point)这是典型的应用模式，每个点到点连接的差分对由一个驱动器、互连器和接收器组成。驱动器和接收器主要完成TTL信号和LVDS信号之M的转换。互连器包含电缆、PCB上差分导线对以及匹配电阻。单向点对点应用模式是芯片问、插件问、机架问通讯的理想接门。2.2双向点对点能通过一对双绞线实现双昀的半双工通信。可以由标准的LVDS的驱动器和接收器构成。但更好的办法是采用总线LVDS驱动器，即BLVD

7、S,这是为总线两端都接负载而设计的。2.3多分支形式(multidrop)即一个驱动器连接多个接收器。当有相同的数据要传给多个负载吋，可以采用这种应用形式。2.4多点结构(multipoint)此时多点总线支持多个驱动器，也可以采用BLVDS驱动器。它可以提供双肉的半双工通信，但是在任一时刻，只能有一个驱动器工作。因而发送的优先权和总线的仲裁协议都需要依据不同的应用场合，选用不同的软件协议和硬件方案m。2LVDS系统的设计了解LVDS接口特性后，下面的问题就是如何在没计中应用好LVDS接口产品，充分发挥其技术优点，优化系统设计。3.1PCB板的设计PC

8、B布线总的原则是：阻抗要匹配。这是非常重要的，差分阻抗的不匹配会产生反射，会减弱信号并增加共模噪声，线路上的共模噪声将得不到差分线路磁场的抵消而产生电磁辐射。以下是PCB板设计屮需注意的问题：a.至少用4层PCB板，将LVDS信号、地、电源、TTI信号分层布局；b.使TTL信号和LVDS信号相互隔离，否则TTL可能会耦合到LVDS线上，最好将TTL和LVDS信号放在由电源、地层隔离的不同层上；c.保持发送器和接收器尽可能靠近接插件，连线长度愈短愈好[（小于37.6ram（l.5英寸）]，以保证板上噪声不会被带到差分线上，而且避免电路板及电缆线问的交叉E

9、MI干扰；d.旁路每个LVDS器件，分布式散装电容或表贴电容放在尽量靠近电源和地线引脚处；e.