LVDS 是一種低壓,、差分信號(hào)傳輸方案,主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸,。根據(jù) ANSI/TIA/EIA-644 規(guī)范中的定義,,它是一種最為常見(jiàn)的差分接口。這種標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)適合于 LVDS 應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)器和接收機(jī)電氣特性進(jìn)行了規(guī)定,。因此,,它只是一種電氣標(biāo)準(zhǔn),常被一些更高級(jí)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)作其接口或物理層,。
在高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADC) 中使用該傳輸方案可在保持高轉(zhuǎn)換器性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)輸出,。獨(dú)立 ADC 必須能夠驅(qū)動(dòng) PCB 線跡形式的電容性負(fù)載以及接收電路的輸入邏輯,。此處,ADC 輸出級(jí)的一個(gè)單端驅(qū)動(dòng)器會(huì)導(dǎo)致大量產(chǎn)生自開(kāi)關(guān)大電流晶體管開(kāi)和關(guān)的開(kāi)關(guān)噪聲瞬態(tài),。這些瞬態(tài)會(huì)反饋耦合至 ADC 的模擬前端,,從而對(duì)其性能產(chǎn)生不利影響。
然而,,LVDS 驅(qū)動(dòng)器級(jí)在一個(gè)始終開(kāi)啟的 3.5 mA (典型值)電流源環(huán)境中運(yùn)行(請(qǐng)參見(jiàn)圖 1),。只需通過(guò)差分對(duì)導(dǎo)體以不同方向重新分配電流,便可形成總線上的邏輯 1 和 0,。這種消除開(kāi)關(guān)噪聲和 EMI 的“始終開(kāi)啟”特性正是降低 ADC 性能的主要原因,。
圖 1 LVDS 驅(qū)動(dòng)器和接收機(jī)
由于專為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信號(hào)傳輸而設(shè)計(jì),LVDS 使用的是一種簡(jiǎn)單的端接方案,。安裝在接收機(jī)輸入端的單個(gè) 100-ohm 電阻端接差分對(duì),,從而消除了反射。
由于高阻抗接收機(jī)輸入,,驅(qū)動(dòng)器電流源的全部電流流經(jīng)端接電阻,,從而產(chǎn)生了一個(gè) 350 mV 額定值的低,、差分總線電壓,。該電壓在 1.2 V 共模電位左右擺動(dòng),其為典型驅(qū)動(dòng)器輸出失調(diào)電壓(請(qǐng)參見(jiàn)圖 2)
圖 2 LVDS 總線電壓電平
相比單端方案,,差分信號(hào)傳輸還有另一個(gè) LVDS 好處,,因?yàn)樗灰资艿焦材T肼暤挠绊懀⑶耶a(chǎn)生更少的電磁干擾 (EMI),。
由于接收機(jī)只響應(yīng)差分電壓,,因此同鄰近信號(hào)線跡耦合的噪聲被接收機(jī)視作共模調(diào)制,從而被拒絕,。另外,,由于兩個(gè)差分對(duì)導(dǎo)體傳導(dǎo)電流相等但極性相反,因此它們的磁場(chǎng)基本互相抵消,,從而實(shí)現(xiàn) EMI 最小化,。
根據(jù)數(shù)據(jù)速率的不同,標(biāo)準(zhǔn) LVDS IC 可以驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)達(dá) 10 米的距離,。然而,,不應(yīng)強(qiáng)制高性能 ADC 驅(qū)動(dòng)這一距離。取而代之的是,,建議使用兩英尺以內(nèi)的短輸出線跡長(zhǎng)度,,以防止鄰近電路的噪聲耦合到 ADC 輸出端,因?yàn)槠淇赡軙?huì)反饋耦合至 ADC 模擬輸入端,。
盡管低功耗,、低 EMI 和高噪聲抗擾度使得 LVDS 成為高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的接口選擇,,但是必須運(yùn)用精心的布局技術(shù),以避免阻抗不連續(xù)和信號(hào)時(shí)延差,,否則就抵消了上述 LVDS 的好處,。