什么是LVDS呢？看看LVDS带来的益处

简介

今天我们简单聊聊LVDS。

首先，什么是LVDS呢？

L - Low（低）

V - Voltage（电压）

D - Differential（差分）

S - Signaling（信号）

**顾名思义，LVDS就是低电压差分信号。**从名称上看，该信号有两个特点，一是“低电压”，二是“差分”。第一点容易理解，“低电压”即供电电压低。我们着重来说说第二点“差分”。

所谓“差分”，它不同于传统的一根信号线一根地线的传输方式，而是用两根信号线“作差”的方式传输信号。

其实，从严格意义上来讲，所有信号都是“差分”的。因为电压本身就是电势的差值，是一个相对值。只不过传统的单端信号是信号对地的“差分”，而我们这里提出的“差分”是两根信号线之间的“差分”。

一般情况下，差分信号振幅相等，相位相差180度。它就像一个跷跷板，若把左高右低定义为正，那么左低右高便为负。差分信号可以像跷跷板一样上下振荡，但它们的均值总维持在一定范围内。

特点

了解“差分”后，我们心里大致明白差分信号把原来的一根信号线变成了一对信号线。这样一来，接口复杂度和布线面积必然变大，成本必然升高，我们为什么要如此大费周章呢？

接下来，我们来看看LVDS带来的益处。

01

对“地”一致性要求较低

理想状态下，我们把地当作零电势点，而实际应用往往并非如此。这样一来，如果不同的A地与B地电势不同，那么单端信号对地进行“差分”就会产生差异。

而LVDS是两根信号线的“差分”，只要地电势的变化在一定范围内，差分信号几乎不受影响。即LVDS对“地”的一致性要求较低，能适应较大范围的地电势变化。

02

对外部电磁干扰高度免疫

举个简化的例子，如果外部电磁对信号始终有一个0.1V的干扰，那么单端信号始终会受到这个电磁干扰。

而对于差分信号，因为其两根信号线都受到这个电磁干扰，进行差分之后，这个电磁干扰便相减消去了。所以差分信号对外部电磁干扰高度免疫，即LVDS能有效地抑制电磁干扰，具备较强的抗噪声能力。

03

处理双极信号更方便

在单端信号系统中，我们如果要处理双极信号，一般会在电势中点人为的添设一个“虚地”。添设“虚地”增加了工作量，且保证“虚地”稳定性又需费心。

而LVDS本身就是两极的，所以处理双极信号更为方便。

04

具备高速传输能力

LVDS低电压、恒流源的工作模式决定了它的低功耗，也让它具备了高速的传输能力。在相应标准中，它的理论极限速率可达1.923Gbps。

实例

最后，我们来看一个工程中的实例。

上图是一个LVDS的设计框图，用于实现LVDS信号的发送、接收与转换。它包括左侧的发送器、右侧的接收器，以及中间的互联器（PCB走线）。

典型的LVDS发送器有四通道、五通道和十通道。这里给出的是五通道，其中包括4个数据信号通道和1个时钟信号通道，每个通道均传输一对差分信号。

值得注意的是，LVDS发送器在一个时钟周期内，每个数据通道输出的都是7位串行数据，而非常见的8位数据。

LVDS接收器将四组7位串行数据通过内置的串并转换器，便可得到一组28位的输出数据，完成了信号的转换。