LVDS电路设计

        LVDS（Low Voltage Differential Signaling，即低电压差分信号）接口又称RS-644总线接口，是20世纪90年代才提出的一种数据传输和接口技术。LVDS接口是美国NS美国国家半导体公司为克服以TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大，电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。由于其采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗。LVDS技术具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点，其传输介质可以是铜质的PCB连线，也可以是平衡电缆。LVDS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，常见于液晶电视中。

     几十年来，5V供电的使用简化了不同技术和厂商逻辑电路之间的接口。然而，随着集成电路的发展和对更高数据速率的要求，低压供电成为急需。降低供电电压不仅减少了高密度集成电路的功率消耗，而且减少了芯片内部的散热，有助于提高集成度。减少供电电压和逻辑电压摆幅的一个例子是低压差分信号(LVDS)。LVDS物理接口使用1.2V偏置提供400mV摆幅的信号(使用差分信号的原因是噪声以共模的方式在一对差分线上耦合出现，并在接收器中相减从而可消除噪声)。LVDS驱动和接收器不依赖于特定的供电电压，因此它很容易迁移到低压供电的系统中去，而性能不变。

     LVDS接口利用非常低的电压摆幅（约350mV）在2条PCB走线或者一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输，即低压差分信号传输，采用LVDS接口，可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输，由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗。

 

 

 

 工作原理：

　  LVDS驱动器由一个驱动差分线对的电流源组成，通常为3. 5 mA.LVDS接收器具有很高的输入阻抗，因此驱动器输出的电流大部分都流过100Ω的匹配电阻，并在接收器的输入端产生大约350 mV的电压。当驱动器翻转时，它改变流经电阻的电流方向，产生有效的逻辑"1"和逻辑"0"状态。

　　驱动器只有一个恒流源，这个差分驱动器采用奇模（Odd - mode）的传输方式，即等量的方向相反的电流分别在传输线路上传送。电流会重新回流到双绞线内，加上电流环路面积较小，因此产生最少电磁干扰。电源将供电加以限制，以免转变时产生突变电流。由于并无突变电流出现，因此数据传输速度高达1. 5 Gb / s,但又不会大幅增加功耗。此外，恒流驱动器的输出可以容许传输线路出现短路情况或接地，而且即使这样也不会产生散热上的问题。

　　差分接收器是一款高阻抗芯片，可以检测小至20 mV的差分信号，然后将这些信号放大，以至达到标准逻辑电位。由于差分信号具有1. 2 V的典型驱动器补偿电压，而接收器可以接受由接地至2. 4 V的输入电压，因此可以抑制高达±1 V来自传输线路的共模噪声。

　　由于逻辑状态之间只有300 mV 的电压差别，因此电压变化极快， 但转换速率不会加快。

　　又由于转变速度减慢，使得辐射场的强度也大幅减弱。同样，传输路线阻抗不连续性的反射也不会成为大问题，有助减低电波辐射量及信号的串扰。

      由于LVDS的芯片内输入端一般含有匹配阻抗，因此LVDS驱动器和LVDS接收器可以用一段连接线直接相连

 

 

LVDS的特点:

LVDS为克服以TTL电平方式传输的高码率数据时功耗大、EMI电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。
LVDS是利用低电压差(典型值为350 mV)进行编码信息的。
LVDS提供高数据传输率的同时有很低的功耗.

另外它还有许多的优势:

1、低至2v的电源电压兼容性
2、低噪声
3、高噪声抑制能力

4、可靠的信号传输
5、能够集成到系统级IC内
6、使用LVDS技术的的产品数据速率可以从几百Mp.到2Gbps
7、它是电流驱动的，通过在接收端放置一个负载而得到电压﹐当电流正向流动,接收端输出为1，反之为0
8、它的摆幅为250mv-450mv

 

电平特性:

对于 LVDS 的接收端一般可以忍受大范围的共模对地偏压。一般 LVDS 收端可以忍受＋ /-1V 的在发端地和收端地之间的地漂移。 LVDS 的典型的驱动偏置是 1.2V ，加上可以承受的地漂移收端的偏置可以从 0.2V 到 2.2V 。推荐的收端输入电压范围是从地到2.4V 。参见下图：

 

 

LVDS与其他几种逻辑电路的接口设计注意事项
使用时LDVS和其他逻辑电路的接口设计应注意以下几个问题:
( 1）根据系统的工作电源配置情况和需要传输的数据电平，合理选用驱动器和接收器芯片，或者根据接口芯片的情况，对被传输的数据首先进行电平转换。
(2）注意阻抗匹配。根据接收器输入端的情况确定是否需要外接100电阻，同时要根据PCB的板材和参数合理设计驱动器的线输出阻抗，使其在90欧~107欧范围内。PCB传输线要尽可能短，因为过长的线路，不但传输衰耗加大，降低了传输速率﹐而且阻抗也容易失配，并可能影响到信号的完整性。
( 3）根据数据传输速率和传输电缆长度的关系，确定合适的电缆长度以满足系统的要求。一般地采用LVDS方式传输数据，假定负载电阻为100欧，当双绞线长度为10m时，传输速率可达400Mb/ s:当电缆长度增加为20m时，速率降为100Mbls:而当电缆长度为100m时，速率只能达到10Mb/s左右。
(4）多数LDS接口芯片的使能端在片内没有接上拉或下拉电阻。如果没有驱动信号输入，它们会不确定地被直接与地或VCC相连，有可能造成逻辑错误﹐所以除非有特别说明，接口芯片的使能输入端不要悬空。

 

 

LVDS接口液晶屏定义

一、20PIN单6定义：

1:电源   2:电源   3:地   4:地   5: R0-    6: R0+     7:地     8:   R1-      9: R1+    10:地    11:R2-      12：R2+     13:地     14:  CLK-      15:  CLK+      16 空      17 空     18 空      19 空     20 空

每组信号线之间电阻为（数字表120欧左右）

 

二、20PIN双6定义：

1:电源   2:电源   3:地   4:地   5:R0-     7:R1-     8:R1+   9:R2-     10:R2+   11:CLK-    12: CLK+        13：R01-      14：R01+    15：R02-   16 ：R02+      17：R03-    18：R03+
19：CLK1-       20：CLK1 +
每组信号线之间电阻为（数字表120欧左右）

 

三、20PIN单8定义：

1:电源   2:电源   3:地   4:地      5: R0-       6: R0+       7:地      8: R1-       9: R1+      10:地   11:R2-      12: R2+       13:地       14:GLK-      15: CLK+        16: R3-       17: R3+
每组信号线之间电陌为（数字表120欧左右）

 

四、30PIN单6定义：

1:空      2:电源       3:电源      4:空       5:空       6:空      7:空      8: R0-       9: R0+         10:地       11: R1-           12: R1+           13:地          14:R2-      15:R2+         16:地        17: CLK-        18: CLK+       19:地       20:空-       21:空       22:空          23:空         24:空         25:空      26:空       27:空      28空         29空         30空
每组信号线之间电阻为（数字表120欧左右）

 

五、30PIN单8定义：

 

1:空        2:电源          3:电源        4:空      5:空       6:空         7:空          8: R0-             9: R0+         10:地         11: R1-          12：R1+        13:地        14:R2-          15:R2+        16:地         17: CLK-           18: CLK+       19:地           20:R3-         21: R3+         22:地            23:空         24:空         25:空         26:空          27:空          28 空         29 空           30空
每组信号线之间电阻为（数字表120欧左右）

 

六、30PIN双6定义：

 

1:电源       2:电源         3:地         4:地          5: R0-          6: R0+           7:地          8: R1-          9: R1+           10:地            11:R2-         12:R2+         13:地           14:CLK-          15:CLK+      16:地             17: RS0-             18: RS0+          19:地           20:RS1-             21: RS1+           22:地            23: RS2-          24: RS2+        25:地           26: CLK2-           27: CLK2+
每组信号线之间电阻为（数字表120欧左右）

 

七、30PIN双8定义：

1:电源         2:电源          3:电源        4:空            5:空             6:空            7:地            8: R0-                9: R0+                10: R1-                11:R1+                12:R2-              13:R2+            14:地              15:CLK-           16:CLK+          17:地          18: R3-            19: R3+          20:RBO-      21: RBO+          22: RB1-            23: RB1+            24:地             25: RB2-            26: RB2+          27: GLK2-           28CLK2+             29： RB3-          30： RB3+
每组信号线之间电阻为（数字表120欧左右） 一般 14PIN、20PIN、30PIN 为 LVDS 接口

 参考电路：

液晶屏MIPI 接口与LVDS接口区别:
1、LVDS 接口只用于传输视频数据，MIPI 不仅能够传输视频数据，还能传输控制指令﹔
2、LVDS接口主要是将RGB TTL 信号按照SPWG/JEIDA格式转换成LVDS信号进行传输，MIPI 接口则按照特定的握手顺序和指令规则传输屏幕控制所需的视频数据和控制数据。