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      LVDS技術原理及詳細介紹

      作者:鴻佳    點擊:1230    時間:2016-1-5
      經過深圳鴻佳科技研發部的開發,我司已經掌握成熟的LVDS液晶屏技術,目前在量產的有7寸,分辨率1024*600的LVDS屏幕。主要應用于工控和行業定制客戶群。
       
      LVDS技術原理及詳細介紹
          隨著互聯網日趨普及,各式各樣的通信設備也日漸受到消費者的歡迎,令數據傳輸的需求急劇增加。此外,數字電視、高分辨率電視及彩色圖像均需要更高的頻寬。因此,系統設計工程師必須依靠模擬技術設計電路系統及支持數據傳輸。低電壓差分信號傳輸技術(簡稱LVDS)便是這樣的一種模擬技術,工程師可以利用這種技術設計混合信號系統。LVDS采用高速模擬電路技術,可確保銅導線能夠支持千兆位以上的數據傳輸。

       1 LVDS 介紹
      LVDS(Low Voltage Differential Signaling)是一種低擺幅的差分信號技術,它使得信號能在差分PCB 線對或平衡電纜上以幾百Mbps 的速率傳輸,其低壓幅和低電流驅動輸出實現了低噪聲和低功耗。
      幾十年來,5V供電的使用簡化了不同技術和廠商邏輯電路之間的接口。然而,隨著集成電路的發展和對更高數據速率的要求,低壓供電成為急需。降低供電電壓不僅減少了高密度集成電路的功率消耗,而且減少了芯片內部的散熱,有助于提高集成度。
      LVDS 接收器可以承受至少±1V的驅動器與接收器之間的地的電壓變化。由于LVDS 驅動器典型的偏置電壓為+1.2V,地的電壓變化、驅動器偏置電壓以及輕度耦合到的噪聲之和,在接收器的輸入端相對于接收器的地是共模電壓。這個共模范圍是:+0.2V~+2.2V。建議接收器的輸入電壓范圍為:0V~+2.4V。

      2 LVDS 系統的設計
      LVDS 系統的設計要求設計者應具備超高速單板設計的經驗并了解差分信號的理論。設計高速差分板并不很困難,下面將簡要介紹一下各注意點。
      2.1 PCB 板
      (A)至少使用4層PCB 板(從頂層到底層):LVDS 信號層、地層、電源層、TTL 信號層;
      (B)使TTL 信號和LVDS 信號相互隔離,否則TTL可能會耦合到LVDS 線上,最好將TTL和LVDS 信號放在由電源/地層隔離的不同層上;
      (C)使LVDS驅動器和接收器盡可能地靠近連接器的LVDS 端;
      (D)使用分布式的多個電容來旁路LVDS 設備,表面貼電容靠近電源/地層管腳放置;
      (E)電源層和地層應使用粗線,不要使用50Ω 布線規則;
      (F)保持PCB 地線層返回路徑寬而短;
      (G)應該使用利用地層返回銅線(gu9ound return wire)的電纜連接兩個系統的地層;
      (H) 使用多過孔(至少兩個)連接到電源層(線)和地層(線),表面貼電容可以直接焊接到過孔焊盤以減少線頭。
      2.2 板上導線
      (A) 微波傳輸線(microstrip)和帶狀線(stripline)都有較好性能;
      (B) 微波傳輸線的優點:一般有更高的差分阻抗、不需要額外的過孔;
      (C) 帶狀線在信號間提供了更好的屏蔽。
      2.3 差分線

      (A)使用與傳輸媒質的差分阻抗和終端電阻相匹配的受控阻抗線,并且使差分線對離開集成芯片后立刻盡可能地相互靠近(距離小于10mm),這樣能減少反射并能確保耦合到的噪聲為共模噪聲;
      (B)使差分線對的長度相互匹配以減少信號扭曲,防止引起信號間的相位差而導致電磁輻射;
      (C)不要僅僅依賴自動布線功能,而應仔細修改以實現差分阻抗匹配并實現差分線的隔離;
      (D)盡量減少過孔和其它會引起線路不連續性的因素;
      (E)避免將導致阻值不連續性的90°走線,使用圓弧或45°折線來代替;
      (F)在差分線對內,兩條線之間的距離應盡可能短,以保持接收器的共模抑制能力。在印制板上,兩條差分線之間的距離應盡可能保持一致,以避免差分阻抗的不連續性。
      2.4 終端

      (A)使用終端電阻實現對差分傳輸線的最大匹配,阻值一般在90~130Ω 之間,系統也
      需要此終端電阻來產生正常工作的差分電壓;
      (B)最好使用精度1~2%的表面貼電阻跨接在差分線上,必要時也可使用兩個阻值各為
      50Ω 的電阻,并在中間通過一個電容接地,以濾去共模噪聲。
      2.5 未使用的管腳
      所有未使用的LVDS 接收器輸入管腳懸空,所有未使用的LVDS和TTL 輸出管腳懸空,將未使用的TTL 發送/驅動器輸入和控制/使能管腳接電源或地。
      2.6 媒質(電纜和連接器)選擇

      (A)使用受控阻抗媒質,差分阻抗約為100Ω,不會引入較大的阻抗不連續性;
      (B)僅就減少噪聲和提高信號質量而言,平衡電纜(如雙絞線對)通常比非平衡電纜好;
      (C)電纜長度小于0.5m 時,大部分電纜都能有效工作,距離在0.5m~10m之間時,CAT

      3(Categiory 3)雙絞線對電纜效果好、便宜并且容易買到,距離大于10m 并且要求高速率時,建議使用CAT 5 雙絞線對
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