低電壓差分信號是1995年開發(fā)出來的一種電氣標準(ansi/tia/eia-644-a)，構建該標準的基礎賦予了它許多卓越的品質(zhì)。

    俗稱為lvds的標準用一個3.5ma的電流源提供電流模式輸出，來驅(qū)動一對端接100歐電阻的差分線，從而在接收電阻上產(chǎn)生大約350mv的電壓。該350mv擺幅的電壓以1.2v偏置電壓為中心。

    因為lvds采用差分線，從傳輸媒介上發(fā)出的電磁場輻射被抑制掉且產(chǎn)生的躁聲極低(見下圖)。此外，采用電流模式驅(qū)動器降低了出現(xiàn)鈴形信號或開關尖峰的風險。差分方法進一步增強了lvds的能力，因為差分接收器抑制了來自外部的共模噪聲。優(yōu)異的抗噪聲性能不僅僅是(設計工程師所)需要的，也是維持和監(jiān)測低電壓所必需的。

    上圖顯示的是在差分線上偶或共模信號(a)與在正確的lvds配置(b)中理想的等幅反相奇模信號，及不平衡信號(c)的相互作用。

    低壓擺幅與受控的邊沿速率一起，使每一對差分線能夠達到100mbps到1.25gbps的高數(shù)據(jù)率。負載消耗的功率很小，因低壓擺幅和低電流源的原因，僅有3.5ma×350mv = 1.2mw。此外，由于能夠以較小的總線寬度實現(xiàn)高數(shù)據(jù)率傳輸，因而減少了電纜和連接器的尺寸。

    lvds也是一種流行的標準，因為許多半導體制造商現(xiàn)在提供各種類型的驅(qū)動器和接收器，他們包括：national semiconductor、texas instruments、stmicroelectronics、maxim和fairchild。此外， fpga供應商xilinx和altera也在其產(chǎn)品中實現(xiàn)了lvds接口。這些制造商已經(jīng)設計了適合各種類型應用的芯片，它們包括：點對點數(shù)據(jù)傳輸、多支路或多點總線架構、并/串行轉換、串/并處理和數(shù)據(jù)分布等等。

    實現(xiàn)lvds的技巧

    在實現(xiàn)lvds的時候，嚴格遵循差分傳輸線的設計實踐很重要。首先，設計工程師要仔細確保整個接口的阻抗匹配，將驅(qū)動器和接收器盡可能靠近連接器就可以做到這一點，經(jīng)驗做法是小于2.5cm。

    兩條差分pcb布線應該保持平行且等距；任何長度上的失配都可能引起電壓之間的相位差，從而導致共模噪聲。對于走線來說，要避免任何呈90°的拐角，要采用45°、半圓或斜角線。如果在pcb上需要不受控的阻抗，我們推薦兩條線都做同樣的處理，且它們的長度不要大于12mm。將差分線盡可能地靠近也是很好的設計實踐，這樣做可以減少環(huán)路面積，從而減少emi發(fā)射。

    當選擇pcb本身的時候，我們推薦至少采用4層板，各層依此為：lvds信號、地、電源和ttl信號。實心地平面有助于傳輸線互連的阻抗受控。電源層和地層之間的間隔越小，pcb的高頻旁路電容的性能就越好。cmos/ttl電路應該被隔離在另外一層，采用與lvds不同的電源和地。這就能將交叉耦合干擾對lvds信號線的影響降低到最小。

    實心地

    優(yōu)化電源和地分布系統(tǒng)的設計也有助于抑制emi和信號完整性問題，通過將電源線上的噪聲限制在100mv以內(nèi)，可以減少大多數(shù)器件的emi。如果一定要采用電源和地線來取代電源和地平面，應該采用寬的布線以使阻抗最小。采用短和寬的地回路可以為鏡像電流創(chuàng)建最小的環(huán)路面積。小的環(huán)路面積將有助于將emi控制在最小。

    電纜也要采用地回路線，將該地線連接到收發(fā)兩系統(tǒng)。

    典型的最佳實踐是確保電纜的一端被一個電容或電容/電阻網(wǎng)絡連接到地。用兩個通孔將旁路電容焊盤連接到電源和地，以最大限度地減少電感效應。最后，在傳輸線上的電容負載還要監(jiān)視，因為電容的增加將導致阻抗減少，進而減少可用的噪聲門限。

    針對汽車應用的考慮

    盡管設計面臨的挑戰(zhàn)很少，因為所有功能已經(jīng)被幾家汽車模塊供應商做到了，以實現(xiàn)前述的許多功能�，F(xiàn)在在生產(chǎn)的最常見的基于并/串和串/并轉換(serdes)的高速信息娛樂視頻傳輸差分線長達10米。這些視頻數(shù)據(jù)可以來自dvd播放機、導