11.1 TI 高精度实验室–LVDS：什么是 LVDS？

[主题音乐]

大家好，欢迎观看 TI 高精度实验室视频。

在本系列中， 我们将讨论

低压差分信号， 简称 LVDS。

在第一节课中，我们将 介绍 LVDS 的基本原理 –

它的定义、工作 原理及其应用，

主要包括架构、

电气特性和应用案例。

在未来的课程中， 我们将讨论

LVD 的变体，例如多分支 LVDS 和多点 LVDS。

根据系统需要，可以 通过多种方式使用 LVDS。

这是典型的 转接驱动器/接收器对。

但也有用于 全双工和半双工

通信的收发器和用于 简单缓冲 LVDS 信号的

缓冲器。

由于 LVDS 几乎 可以在需要

将信号从一点 传输到另一点的

任何时候使用， 因此 LVDS 应用

无处不在，这使得它 成为一种常用的接口。

LVDS 代表 低压差分信号，

由 TIA/EIA-644 标准定义。

它只是一个物理层，

因此是一个纯电气规范，

不包含数据传输协议。

我们可以通过观察 它的架构来了解这一点。

它最基本的形式 包括差动发送器

和差动接收器。

LVDS 不像 单端信令那样

测量信号和 接地之间的差异，

而是测量信号的 同相电平和

反相电平之间的差异。

端接电阻器放置 在传输线的存根，

以终止信号。

该端接电阻器以及 LVDS 驱动器电流

是产生差分 电压的原因。

该电阻器必须与 传输线的特性阻抗

匹配。

通常，电阻为 100Ω。

电阻器会在 传输线中产生存根，

这会引起反射。

因此，电阻器应 尽可能靠近接收器，

以尽量减小 存根的长度。

信号也以与 接地 1.2V 偏移的

共模电压 为中心。

1.2V 是 2.5V、

3.3V 和 5V 供电设备的典型电压。

然而，其他非官方 标准，如 sub-LVDS

使用较小的偏移电压 0.9V，因为它们

由 1.8V 电源供电。

交流耦合 可用于隔离

需要不同 共模电压的

驱动器和接收器。

说到交流耦合，如果 您已经在显示端口上

观看了我们之前的 TI PL 视频，那么您应该

很熟悉这种架构。

显示端口的物理层 就是交流耦合 LVDS。

源是驱动器， 目标是接收器。

标准 LVDS 和显示端口 之间的一个关键区别是，

显示端口 是双端接的，

端接在源 和目标上，

而不仅仅 是目标上。

这只是 DP 标准 的一项要求，

而不是您通常在其他

交流耦合 LVDS 接口中看到的。

还有其他的 TI PL 视频会

详细介绍这个界面。

这些视频的链接 在演示文稿的

结尾处提供。

现在，让我们深入了解 一下 LVDS 的内部工作

状况。

驱动器有一个 3.5毫安的 推挽模式电流源。

差分对中的 每条线在相反的

方向上传输 3.5 毫安电流。

输出驱动器 为直流信号

设置共模电压， 接收器输入为

非常高的阻抗。

因此，实际上， 所有电流都流过

100Ω 端接电阻器。

反过来，这就是 在接收器输入端

产生 350 毫伏 差分电压的原因。

符合要求的 接收器规定应能承受

驱动器接地端和 接收器接地端

之间至少 正负 1V 的

接地漂移。

由于规定 典型驱动器的

共模电压 为 1.2V，

这意味着接收器的 共模范围为 0.2V 至

2.2V。

因此，如果驱动器和 接收器位于具有不同电源的

不同电路板上， 即使接地电位

存在差异，接收器 仍能够接收来自

驱动器的 信号。

此外，还保证 接收器具有 100 毫伏

或更低的 接收器阈值。

典型的驱动器将 具有 350 毫伏的

差分电压，这使 PCB 布线或电缆

造成的噪声减少近 6dB。

LVDS 的一个 主要优点是抗噪性。

由于通道 紧密耦合在一起，

一条通道上出现的 噪音可能也会出现在

另一个通道上。

由于接收器仅对 两个信号之间的

差异作出响应， 因此该噪声被抵消。

由于 LVD 的 低电压特性，

另一个优点 是低功耗。

我们可以通过查看 LVDS 驱动程序数据表中

一些典型规格的 快速计算来了解这一点。

功率耗散 为 1.225 毫瓦。

输入功率 为 23.1 毫瓦。

功耗为 10.325 毫瓦。

综合这些， 设备的总功率

只有 33.425 毫瓦。

现在，经常提出的 问题之一是 LVDS 的

覆盖范围有多远，速度有多快？

通常，在 10 到 15 米的距离内，

带宽略高于 每秒 1 千兆位，

无需信号调节。

遗憾的是，这些参数 在很大程度上取决于系统，

因此我们只能给出 这些参数的典型规格。

确定实际最大速度 和最大距离的理想

方法是通过仿真 或原型系统

在系统中进行测量。

例如，典型的设置 包括一个 BERT 或

函数发生器、EVM、各种长度的 电缆和一个示波器。

通过原型设置， 您可以在负载上

进行眼图测量， 以确定无差错

传输允许的 最大抖动量。

您还可以使用 眼图高度来确定

是否满足接收器的

100 毫伏阈值。

要回顾眼图， 在演示文稿结尾处

提供了先前 TI PL 视频的链接。

请务必访问 TI.com/E2E 上的 E2E 支持论坛，

在那里我们可以帮助解答 有关使用接口技术进行设计的

问题。

还请参考 之前的 TI PL

视频，例如我们关于 显示端口和眼图的视频。

[主题音乐]

大家好，欢迎观看 TI 高精度实验室视频。

在本系列中， 我们将讨论

低压差分信号， 简称 LVDS。

在第一节课中，我们将 介绍 LVDS 的基本原理 –

它的定义、工作 原理及其应用，

主要包括架构、

电气特性和应用案例。

在未来的课程中， 我们将讨论

LVD 的变体，例如多分支 LVDS 和多点 LVDS。

根据系统需要，可以 通过多种方式使用 LVDS。

这是典型的 转接驱动器/接收器对。

但也有用于 全双工和半双工

通信的收发器和用于 简单缓冲 LVDS 信号的

缓冲器。

由于 LVDS 几乎 可以在需要

将信号从一点 传输到另一点的

任何时候使用， 因此 LVDS 应用

无处不在，这使得它 成为一种常用的接口。

LVDS 代表 低压差分信号，

由 TIA/EIA-644 标准定义。

它只是一个物理层，

因此是一个纯电气规范，

不包含数据传输协议。

我们可以通过观察 它的架构来了解这一点。

它最基本的形式 包括差动发送器

和差动接收器。

LVDS 不像 单端信令那样

测量信号和 接地之间的差异，

而是测量信号的 同相电平和

反相电平之间的差异。

端接电阻器放置 在传输线的存根，

以终止信号。

该端接电阻器以及 LVDS 驱动器电流

是产生差分 电压的原因。

该电阻器必须与 传输线的特性阻抗

匹配。

通常，电阻为 100Ω。

电阻器会在 传输线中产生存根，

这会引起反射。

因此，电阻器应 尽可能靠近接收器，

以尽量减小 存根的长度。

信号也以与 接地 1.2V 偏移的

共模电压 为中心。

1.2V 是 2.5V、

3.3V 和 5V 供电设备的典型电压。

然而，其他非官方 标准，如 sub-LVDS

使用较小的偏移电压 0.9V，因为它们

由 1.8V 电源供电。

交流耦合 可用于隔离

需要不同 共模电压的

驱动器和接收器。

说到交流耦合，如果 您已经在显示端口上

观看了我们之前的 TI PL 视频，那么您应该

很熟悉这种架构。

显示端口的物理层 就是交流耦合 LVDS。

源是驱动器， 目标是接收器。

标准 LVDS 和显示端口 之间的一个关键区别是，

显示端口 是双端接的，

端接在源 和目标上，

而不仅仅 是目标上。

这只是 DP 标准 的一项要求，

而不是您通常在其他

交流耦合 LVDS 接口中看到的。

还有其他的 TI PL 视频会

详细介绍这个界面。

这些视频的链接 在演示文稿的

结尾处提供。

现在，让我们深入了解 一下 LVDS 的内部工作

状况。

驱动器有一个 3.5毫安的 推挽模式电流源。

差分对中的 每条线在相反的

方向上传输 3.5 毫安电流。

输出驱动器 为直流信号

设置共模电压， 接收器输入为

非常高的阻抗。

因此，实际上， 所有电流都流过

100Ω 端接电阻器。

反过来，这就是 在接收器输入端

产生 350 毫伏 差分电压的原因。

符合要求的 接收器规定应能承受

驱动器接地端和 接收器接地端

之间至少 正负 1V 的

接地漂移。

由于规定 典型驱动器的

共模电压 为 1.2V，

这意味着接收器的 共模范围为 0.2V 至

2.2V。

因此，如果驱动器和 接收器位于具有不同电源的

不同电路板上， 即使接地电位

存在差异，接收器 仍能够接收来自

驱动器的 信号。

此外，还保证 接收器具有 100 毫伏

或更低的 接收器阈值。

典型的驱动器将 具有 350 毫伏的

差分电压，这使 PCB 布线或电缆

造成的噪声减少近 6dB。

LVDS 的一个 主要优点是抗噪性。

由于通道 紧密耦合在一起，

一条通道上出现的 噪音可能也会出现在

另一个通道上。

由于接收器仅对 两个信号之间的

差异作出响应， 因此该噪声被抵消。

由于 LVD 的 低电压特性，

另一个优点 是低功耗。

我们可以通过查看 LVDS 驱动程序数据表中

一些典型规格的 快速计算来了解这一点。

功率耗散 为 1.225 毫瓦。

输入功率 为 23.1 毫瓦。

功耗为 10.325 毫瓦。

综合这些， 设备的总功率

只有 33.425 毫瓦。

现在，经常提出的 问题之一是 LVDS 的

覆盖范围有多远，速度有多快？

通常，在 10 到 15 米的距离内，

带宽略高于 每秒 1 千兆位，

无需信号调节。

遗憾的是，这些参数 在很大程度上取决于系统，

因此我们只能给出 这些参数的典型规格。

确定实际最大速度 和最大距离的理想

方法是通过仿真 或原型系统

在系统中进行测量。

例如，典型的设置 包括一个 BERT 或

函数发生器、EVM、各种长度的 电缆和一个示波器。

通过原型设置， 您可以在负载上

进行眼图测量， 以确定无差错

传输允许的 最大抖动量。

您还可以使用 眼图高度来确定

是否满足接收器的

100 毫伏阈值。

要回顾眼图， 在演示文稿结尾处

提供了先前 TI PL 视频的链接。

请务必访问 TI.com/E2E 上的 E2E 支持论坛，

在那里我们可以帮助解答 有关使用接口技术进行设计的

问题。

还请参考 之前的 TI PL

视频，例如我们关于 显示端口和眼图的视频。