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LVDS技術(shù)原理及詳細(xì)介紹

經(jīng)過(guò)深圳鴻佳科技研發(fā)部的開發(fā)，我司已經(jīng)掌握成熟的LVDS液晶屏技術(shù)，目前在量產(chǎn)的有7寸，分辨率1024*600的LVDS屏幕。主要應(yīng)用于工控和行業(yè)定制客戶群。
 
LVDS技術(shù)原理及詳細(xì)介紹
    隨著互聯(lián)網(wǎng)日趨普及，各式各樣的通信設(shè)備也日漸受到消費(fèi)者的歡迎，令數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蠹眲≡黾�。此外，�?shù)字電視、高分辨率電視及彩色圖像均需要更高的頻寬。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師必須依靠模擬技術(shù)設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)及支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。低電壓差分信號(hào)傳輸技術(shù)(簡(jiǎn)稱LVDS)便是這樣的一種模擬技術(shù)，工程師可以利用這種技術(shù)設(shè)計(jì)混合信號(hào)系統(tǒng)。LVDS采用高速模擬電路技術(shù)，可確保銅導(dǎo)線能夠支持千兆位以上的數(shù)據(jù)傳輸。

 1 LVDS 介紹
LVDS（Low Voltage Differential Signaling)是一種低擺幅的差分信號(hào)技術(shù)，它使得信號(hào)能在差分PCB 線對(duì)或平衡電纜上以幾百M(fèi)bps 的速率傳輸，其低壓幅和低電流驅(qū)動(dòng)輸出實(shí)現(xiàn)了低噪聲和低功耗。
幾十年來(lái)，5V供電的使用簡(jiǎn)化了不同技術(shù)和廠商邏輯電路之間的接口。然而，隨著集成電路的發(fā)展和對(duì)更高數(shù)據(jù)速率的要求，低壓供電成為急需。降低供電電壓不僅減少了高密度集成電路的功率消耗，而且減少了芯片內(nèi)部的散熱，有助于提高集成度。
LVDS 接收器可以承受至少±1V的驅(qū)動(dòng)器與接收器之間的地的電壓變化。由于LVDS 驅(qū)動(dòng)器典型的偏置電壓為+1.2V，地的電壓變化、驅(qū)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(duì)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。

2 LVDS 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
LVDS 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者應(yīng)具備超高速單板設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)并了解差分信號(hào)的理論。設(shè)計(jì)高速差分板并不很困難，下面將簡(jiǎn)要介紹一下各注意點(diǎn)。
2.1 PCB 板
（A）至少使用４層PCB 板（從頂層到底層）：LVDS 信號(hào)層、地層、電源層、TTL 信號(hào)層；
（B）使TTL 信號(hào)和LVDS 信號(hào)相互隔離，否則TTL可能會(huì)耦合到LVDS 線上，最好將TTL和LVDS 信號(hào)放在由電源／地層隔離的不同層上；
（C）使LVDS驅(qū)動(dòng)器和接收器盡可能地靠近連接器的LVDS 端；
（D）使用分布式的多個(gè)電容來(lái)旁路LVDS 設(shè)備，表面貼電容靠近電源／地層管腳放置；
（E）電源層和地層應(yīng)使用粗線，不要使用50Ω 布線規(guī)則；
（F）保持PCB 地線層返回路徑寬而短；
（G）應(yīng)該使用利用地層返回銅線（gu9ound return wire）的電纜連接兩個(gè)系統(tǒng)的地層；
（H） 使用多過(guò)孔(至少兩個(gè))連接到電源層(線)和地層(線)，表面貼電容可以直接焊接到過(guò)孔焊盤以減少線頭。
2.2 板上導(dǎo)線
（A） 微波傳輸線（microstrip）和帶狀線（stripline）都有較好性能；
（B） 微波傳輸線的優(yōu)點(diǎn)：一般有更高的差分阻抗、不需要額外的過(guò)孔；
（C） 帶狀線在信號(hào)間提供了更好的屏蔽。
2.3 差分線

（A）使用與傳輸媒質(zhì)的差分阻抗和終端電阻相匹配的受控阻抗線，并且使差分線對(duì)離開集成芯片后立刻盡可能地相互靠近（距離小于１０ｍｍ），這樣能減少反射并能確保耦合到的噪聲為共模噪聲；
（B）使差分線對(duì)的長(zhǎng)度相互匹配以減少信號(hào)扭曲，防止引起信號(hào)間的相位差而導(dǎo)致電磁輻射；
（C）不要僅僅依賴自動(dòng)布線功能，而應(yīng)仔細(xì)修改以實(shí)現(xiàn)差分阻抗匹配并實(shí)現(xiàn)差分線的隔離；
（D）盡量減少過(guò)孔和其它會(huì)引起線路不連續(xù)性的因素；
（E）避免將導(dǎo)致阻值不連續(xù)性的90°走線，使用圓弧或45°折線來(lái)代替；
（F）在差分線對(duì)內(nèi)，兩條線之間的距離應(yīng)盡可能短，以保持接收器的共模抑制能力。在印制板上，兩條差分線之間的距離應(yīng)盡可能保持一致，以避免差分阻抗的不連續(xù)性。
2.4 終端

（A）使用終端電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)差分傳輸線的最大匹配，阻值一般在90～130Ω 之間，系統(tǒng)也
需要此終端電阻來(lái)產(chǎn)生正常工作的差分電壓；
（B）最好使用精度１～2%的表面貼電阻跨接在差分線上，必要時(shí)也可使用兩個(gè)阻值各為
50Ω 的電阻，并在中間通過(guò)一個(gè)電容接地，以濾去共模噪聲。
2.5 未使用的管腳
所有未使用的LVDS 接收器輸入管腳懸空，所有未使用的LVDS和TTL 輸出管腳懸空，將未使用的TTL 發(fā)送／驅(qū)動(dòng)器輸入和控制／使能管腳接電源或地。
2.6 媒質(zhì)（電纜和連接器）選擇

（A）使用受控阻抗媒質(zhì)，差分阻抗約為100Ω，不會(huì)引入較大的阻抗不連續(xù)性；
（B）僅就減少噪聲和提高信號(hào)質(zhì)量而言，平衡電纜（如雙絞線對(duì)）通常比非平衡電纜好；
（C）電纜長(zhǎng)度小于0.5m 時(shí)，大部分電纜都能有效工作，距離在0.5m～10m之間時(shí)，CAT

3（Categiory 3）雙絞線對(duì)電纜效果好、便宜并且容易買到，距離大于10m 并且要求高速率時(shí)，建議使用CAT 5 雙絞線對(duì)