LVDS的技术原理是怎样的？能详细解释下吗？

Question

如题所述

Answer 1

目前6.5寸及以上尺寸的液晶屏大多都是LVDS接口的了，而LVDS接口的屏主要是应用于工控行业，技术性都是比较强的，下面就介绍一下LVDS接口的一些基础知识。
LVDS接口技术的原理以及详细介绍
现在随着互联网的日趋普及，各种各样的通信设备也是逐渐的受到消费者的欢迎，使得数据传输的需求急剧的增加。另外，高分辨率电视、数字电视以及彩色图像均需要更高的频宽。因此，系统设计工程师就必须要依靠模拟技术设计电路系统及支持数据传输。低电压的差分信号传输技术(简称为LVDS)便是这样的一种模拟技术了，工程师可以很好的利用这种技术设计混合信号系统。LVDS采用了高速的模拟电路技术，可以确保铜导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)它是一种低摆幅的差分信号技术，它使得信号能够在差分PCB 线对或平衡电缆上以几百的Mbps 的速率传输，其低压幅以及低电流驱动输出实现了低噪声以及低功耗。
这几十年来，5V的供电使用简化了不同技术和厂商逻辑电路之间的接口。然而，现在随着集成电路的发展以及对更高数据速率的一个要求，低压供电成为了急需。降低供电电压不仅是减少了高密度集成电路的功率消耗，而且还减少了芯片内部的散热，是有助于提高集成度的。
LVDS的接受器至少可以承受±1V的驱动器与接收器之间的地的电压变化值。由于LVDS 的驱动器典型的偏置电压都为+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 系统设计要求设计者应该具备超高速的单板设计的经验，并且了解差分信号的理论。设计高速差分板并不是很困难，下面我们将简要的介绍一下各个注意点。
2.1 PCB 板
（A）至少要使用4层的PCB 板（从顶层到最底层）：LVDS 信号层、地层、电源层、TTL 信号层；
（B）使TTL 的信号和LVDS 的信号相互隔离，否则TTL信号可能会耦合到LVDS 线上，最好是将TTL和LVDS 的信号放在由电源／地层隔离的不同层上；
（C）使LVDS的驱动器和接收器尽可能的靠近到连接器的LVDS 端；
（D）使用到分布式的多个电容来旁路LVDS 设备，表面贴电容靠近电源／地层管脚放置；
（E）电源层以及地层应使用粗线，不要使用50Ω 布线规则；
（F）保持PCB 的地线层返回路径宽而短；
（G）应该使用利用地层返回铜线（gu9ound return wire）的电缆连接两个系统的地层；
（H） 使用多个孔(至少两个)连接到电源层(线)以及地层(线)，表面贴电容都可以直接焊接到过孔焊盘以减少线头。
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2.2 板上导线
（A） 微波传输线（microstrip）和带状线（stripline）都有较好的性能；
（B） 微波传输线的优点：一般拥有更高的差分阻抗、不需要额外的过孔；
（C） 带状线在信号间提供了更好的屏蔽。
2.3 差分线
（A）在使用与传输媒质的差分阻抗和终端电阻相匹配的受控阻抗线，并且使得差分线对离开集成芯片后立刻尽可能的相互靠近（距离小于10mm），这样能够减少反射并且能够确保耦合到的噪声为共模噪声；
（B）使得差分线对的长度相互匹配以减少信号的扭曲，防止引起信号之间的相位差而导致电磁辐射；
（C）不要只依赖于自动布线功能，而应该仔细的修改以实现差分阻抗匹配并且实现差分线的隔离；
（D）尽量去减少过孔和其它会引起线路的不连续性因素；
（E）避免将导致阻值不连续性的90°走线，使用圆弧或者45°折线来代替；
（F）在差分线对内，两条线之间的距离应尽可能的缩短，以保持接收器的共模抑制能力。在印制板上面，两条差分线之间的距离应该尽可能的保持一致，以避免差分阻抗的不连续性。
2.4 终端
（A）使用到终端电阻实现对于差分传输线的最大匹配，阻值一般是在90～130Ω 之间，系统也是需要此终端的电阻来产生正常工作的差分电压；
（B）最好是使用精度1～2%的表面贴电阻跨接在差分线上，必要时也可以使用两个阻值各为50Ω 的电阻，并且在中间通过一个电容接地，以滤去共模的噪声。
2.5 未使用的管脚
所有的未使用的LVDS 接收器输入管脚悬空，所有未使用的LVDS和TTL 输出管脚悬空，将未使用的TTL 发送／驱动器输入和控制／使能管脚接电源或者地。
2.6 媒质（电缆和连接器）选择
（A）使用受控的阻抗媒质，差分阻抗大约为100Ω，不会引入较大的阻抗不连续性；
（B）仅就减少噪声和提高信号质量而言，平衡电缆（如双绞线对）通常度比非平衡电缆好；
（C）电缆长度小于0.5m 时，大部分电缆都能有效的工作，距离在0.5m～10m之间时，CAT
3（Categiory 3）双绞线对电缆效果好、便宜并且容易买到，距离大于10m 并且要求高速率时，建议使用CAT 5 双绞线对