低电压差分信号原理

面包板社区 2020-05-04 00:00

【免注册下载】创新MCU提升高压系统的实时性能 【有奖直播】精密半导体参数测试解决方案

1 、LVDS信号介绍

LVDS：Low Voltage Differential Signaling，低电压差分信号。
LVDS传输支持速率一般在155Mbps（大约为77MHZ）以上。
LVDS是一种低摆幅的差分信号技术，它使得信号能在差分PCB线对或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输，其低压幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗。
IEEE在两个标准中对LVDS信号进行了定义。ANSI/TIA/EIA-644中，推荐最大速率为655Mbps，理论极限速率为1.923Mbps。

1.1 LVDS信号传输组成

图1 LVDS信号传输组成图

LVDS信号传输一般由三部分组成：差分信号发送器，差分信号互联器，差分信号接收器。

差分信号发送器：将非平衡传输的TTL信号转换成平衡传输的LVDS信号。通常由一个IC来完成，如：DS90C031

差分信号接收器：将平衡传输的LVDS信号转换成非平衡传输的TTL信号。通常由一个IC来完成，如：DS90C032

差分信号互联器：包括联接线（电缆或者PCB走线），终端匹配电阻。按照IEEE规定，电阻为100欧。我们通常选择为100，120欧。

1.2 LVDS信号电平特性

LVDS物理接口使用1.2V偏置电压作为基准，提供大约400mV摆幅。

LVDS驱动器由一个驱动差分线对的电流源组成（通常电流为3.5mA），LVDS接收器具有很高的输入阻抗，因此驱动器输出的电流大部分都流过100Ω　的匹配电阻，并在接收器的输入端产生大约350mV 的电压。

电流源为恒流特性，终端电阻在100――120欧姆之间，则电压摆动幅度为：3.5mA * 100 = 350mV ；3.5mA * 120 = 420mV 。

下图为LVDS与PECL（光收发器使用的电平）电平变化。

图2 LVDS与PECL电平图示

由逻辑“0”电平变化到逻辑“1”电平是需要时间的。

由于LVDS信号物理电平变化在0。85――1。55V之间，其由逻辑“0”电平到逻辑“1”电平变化的时间比TTL电平要快得多，所以LVDS更适合用来传输高速变化信号。其低压特点，功耗也低。

采用低压技术适应高速变化信号，在微电子设计中的例子很多，如：FPGA芯片的内核供电电压为2。5V或1.8V；PC机的CPU内核电压，PIII800EB为1.8V；数据传输领域中很多功能芯片都采用低电压技术。

1.3 差分信号抗噪特性

从差分信号传输线路上可以看出，若是理想状况，线路没有干扰时，
在发送侧，可以形象理解为：

IN=IN₊-IN_-

在接收侧，可以理解为：

IN₊-IN_-=OUT

所以：

OUT=IN

在实际线路传输中，线路存在干扰，并且同时出现在差分线对上，
在发送侧，仍然是：

IN=IN₊-IN_-

线路传输干扰同时存在于差分对上，假设干扰为q，则接收则：
(IN₊+q)-(IN_--q)=IN₊-IN_-=OUT

所以：
OUT=IN
噪声被抑止掉。

上述可以形象理解差分方式抑止噪声的能力。在实际芯片中，是在噪声容限内，采用“比较”及“量化”来处理的。

LVDS接收器可以承受至少±1V的驱动器与接收器之间的地的电压变化。由于LVDS驱动器典型的偏置电压为+1.2V，地的电压变化、驱动器偏置电压以及轻度耦合到的噪声之和，在接收器的输入端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。

抑止共模噪声是DS（差分信号）的共同特性，如RS485,RS422电平，采用差分平衡传输，由于其电平幅度大，更不容易受干扰，适合工业现场不太恶劣环境下通讯。

-END-

欢迎关注@面包板社区

及时收看工程师技术干货

↓↓↓

#推荐阅读#

电容是如何工作的，这个动画看后基本懂了
你真的理解了运放的电压追随电路吗？
关于“进程”与“线程”的最通俗解析
【很完整】牛人教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型
MOSFET的驱动技术有哪些？图文并茂告诉你真相！
电路板调不出来，一怒之下老子一刀劈开！
为什么电源要设置+3.3V？
PCB制板基础知识
看牛人如何辨析单端信号&差分信号
电子工程师去大公司还是小公司？软件和硬件谁更重要？
2年重写10年279万行代码……他是怎么做到的
104条！PCB线路设计术语大全，用得上！
这样来看电路，真是绝了

点击阅读原文，参加活动拿奖品

▼

登录阅读全文



免责声明：该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系： nick.zong@aspencore.com！

面包板社区面包板社区——中国第一电子人社交平台面包板社区是Aspencore旗下媒体，整合了电子工程专辑、电子技术设计、国际电子商情丰富资源。社区包括论坛、博客、问答，拥有超过250万注册用户，加入面包板社区，从菜鸟变大神，打造您的电子人脉社交圈！

进入专栏

文章：3164篇粉丝：160人

 私信

低电压差分信号原理

最近文章

热门文章

推荐

最新资讯