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简析低压差分信号LVDS（二）

2020.10.05

这种电磁干扰，频率越高越严重，使用LVDS技术可有效避免这类干扰，提高数码流的传输质量，而LVDS技术的接口主要有如下几种方式。

1．点对点方式点对点方式是一种很典型的接口模式。LVDS接口提供350mV的摆幅，图1是一个简单的单向LVDS接口连接图。每个点对点连接的差分对由一个驱动器、互连介质和一个接收器组成，驱动器和接收器主要用来完成TTL信号和LVDS信号的相互转换。互连介质包括线缆、PCB上的差分线对和匹配电阻。其源端驱动器由一个恒流源（通常约为3．5mA，最大不超过4mA）驱动一对差分信号线组成。接收端的接收器本身为高直流输入阻抗，所以几乎全部的驱动电流都流经100Ω的终端匹配电阻，并在接收器输入端产生约350mV的电压。当源端驱动状态反转变化时，流经匹配电阻的电流方向改变，于是在接收端产生高低逻辑状态的变化。为适应共模电压在宽范围内的变化，一般情况下LVDS的接收器输入级还包括一个自动电平调整电路，该电路将共模电压调整为一固定值，其后是一个Schmitt触发器。为了防止Schmitt触发器不稳定，有一定的回滞特性，Schmitt后级才是差分放大器。这种接口模式是芯片间、插件间、机架间通信的理想接口。

低压差分信号LVDS

图1

LVDS驱动器由一个驱动差分线对的电流源组成，一般电流约为3．5mA。当驱动器翻转时，改变了流过匹配电阻电流的方向，产生有效的逻辑状态，即1和0。LVDS驱动器能以超过155Mb／s的速度驱动双绞线对，线长可超过10m。在实际应用中，速度受送到驱动器的TTL数据的速度以及传输介质两方面因素的限制。当存在系统噪声时，噪声以共模方式同时耦合到一对差分线上，并在接收器中相减，从而使噪声得以消除。LVDS通常以点对点方式配置使用，但其他的拓扑结构也比较常见，如双向方式、多负载驱动方式等。

2．双向方式双向方式是通过一对双绞线实现双向的半双工通信。可以由标准的LVDS驱动器和接收器构成。图2所示的配置方式允许信号在一对差分线上双向传输，但在信号传输时，同时只能有一个方向，且相邻驱动器和接收器的连线应尽可能短，一般不超过12mm。两个终端匹配电阻使信号幅度减小，所以这种方式通常只用在低噪声环境，且传输长度不超过10m。

低压差分信号LVDS

图2

3．多负载驱动方式这种接口模式简单地说就是一个驱动器连接多个接收器。当有相同的数据要传输给多个负载时，可以采用这种应用形式。多负载驱动方式如图3所示，把多个接收器连到一个驱动器上，在数据分发应用中很有用，但要求AA＇、BB＇尽可能短，一般不超过12mm。

图3

四、噪声环境中提高可靠性设计虽然LVDS接收器内部提供了用以保护在接收器输入悬空、接收器输入短路以及接收器输入不匹配等情况下输出的可靠性线路，但在外部线缆连接及噪声环境中的处理上如果没有可靠性保证，线缆就变成了浮动的天线，如果线缆感应到的噪声超过LVDS内部可靠性线路的容限时，接收器就会形成开关振荡，因此外部电路的处理是必要的。为避免上述情况的发生，设计了如图4所示电路，通过外加电阻来提高噪声容限，图4中R1、R3是可选的外接电阻，用来提高噪声容限，R2约为100Ω。

低压差分信号LVDS