LVDS与M-LVDS开拓更多传输场景

电子发烧友网报道（文/李宁远）LVDS，经常会使用的低电压差分信号，又称RS-644总线接口，是20世纪90年代才出现的一种数据传输和接口技术。低电压差分信号以低功耗、低误码率、低串扰和低辐射优势，在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高的系统中得到了越来越广泛的应用。
 
LVDS的特色应用
 
LVDS的全称是Low Voltage Differential Signaling，从名字就能够知道它使用的是非常低的信号电压幅度，在一对平行的走线上传输数据。区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两条线上都传输信号。信号电压幅度对提高数据速率和降低功耗有很大影响。
 
简单来说，这两个信号的振幅相同，相位相反，所以噪声信号会同时耦合到两条线上。在接收端，这两个信号的噪声被视作共模调制，不会被接收，不需要额外手段应对噪声，这也是为什么LVDS可以采用较低的信号电压幅度。
 
同时两条信号线产生的电磁场也会相互抵消，因此差分信号传输比单线信号传输电磁辐射小得多。
 
需要注意的是，越高速的信号传输应用，越容易出现阻抗不连续的问题，使得传输性能变差。必须运用精心的布局以避免阻抗不连续和信号时延差，否则这些缺点就抵消了LVDS低功耗、低EMI和高噪声抗扰度的优势。
 
一般会采用LVDS缓冲器件来解决阻抗不连续问题，LVDS缓冲器件驱动和接收底板上传来的信号，接着会将信号传输路径再细分为很短的区段，以遮蔽阻抗误配的问题，起到减少信号衰减的作用。
 
目前LVDS在一些应用上出现了新的方向，比如使用LVDS实现下一代汽车照明。汽车照明在LED技术的更新迭代下不断产生新变化，像素密度越来越高。LVDS在汽车照明中使用的越来越多，能够大大提高串行数据吞吐量以控制增加的像素数。
 
电机驱动里，也需要LVDS的EMI特性。电机驱动为了进一步提高效率，高开关频率的电子器件应用得越来越广泛，由此带来了通信EMI问题。LVDS在EMI上的优秀特性，提供了降低高速系统间数据、时钟和控制通信EMI的解决方案。
 
LVDS到M-LVDS
 
M-LVDS，多点LVDS，区别于LVDS低电压差分信号只适用于高速点对点，M-LVDS能面向高速多点应用。M-LVDS是通过增加收发器的驱动强度和拓展共模范围，实现了在LVDS基础上的多点通信。
 
M-LVDS非常适合需要以高达100Mbps/250Mbps速率向多个节点发送数据的应用。M-LVDS通过一对差分线路来承载这种高速信息，从而减小了连接器尺寸并降低了扇出该信息所需的通道数量，所以非常适合短电缆和背板应用。
 
同样是差分信号技术，所以M-LVDS在功耗、抗噪声性能上仍旧非常优异，高速度优势也是其备受青睐的原因。相较于常常用来比较的RS-485，M-LVDS在长电缆传输上确实不如RS-485，但其他方面优势很明显。
 
分布式计算系统现在很青睐M-LVDS的应用，单个M-LVDS线路可以连接至多32个模块卡，尺寸紧凑的M-LVDS收发器可以拓展支持多条线路以实现更高的带宽。对于分布式计算系统这类高密度系统。
 
小结
 
在高数据速率基础上，LVDS的低功耗，EMI特性在越来越多场景中开始应用，M-LVDS则在中短距离的传输上，基于LVDS拓展了多点通信的优势，是实现紧凑模块化设计，优化高密度系统非常合适的选择。不过目前可能成本仍然是选择这种设计的最大障碍。