LVDS设计指南：原理、技巧与测试

LVDS（Low Voltage Differential Signaling，低电压差分信号）是一种广泛应用于液晶显示（LCD）和触控屏等电子设备的高速接口技术。LVDS的设计规范详细规定了在硬件设计中需要注意的关键要素，以确保信号的可靠传输和系统的稳定性。 LVDS工作原理基于单工或半双工模式，但在噪声较低、传输距离较短的场景下表现最佳。其核心特点是通过发送两个相位相反的信号，即差分对，来传输数据。每个差分对由驱动器、互连器（如电缆和PCB上的差分线路）以及接收器组成。驱动器负责将TTL（Transistor-Transistor Logic，晶体管逻辑）信号转化为LVDS信号，通过一个约3.5mA的电流源来驱动，而接收器则具有高输入阻抗，大部分电流通过匹配电阻（如100Ω）进入接收端，形成约350mV的电压变化，代表逻辑'1'和'0'的状态。 在实际设计中，特别关注以下几个方面： 1. PCB板设计：LVDS信号的传输路径应尽可能短且直，以减少信号畸变和反射。走线宽度、间距和地线布局都需要精确控制，以实现良好的电气完整性。 2. 终端处理：必须避免信号在终端处反射，这通常通过终端匹配电阻、负载电容或者终端吸收器来实现，以吸收反射的信号能量。 3. 未使用的管脚：设计时要考虑到未使用的管脚可能引入的干扰，需做好管脚的隔离或屏蔽处理。 4. 媒质选择：选择低串扰、高衰减率的电缆和连接器，以减少电磁干扰（EMI）和信号衰减。 5. 噪声环境下的可靠性：在噪声环境中，可能需要额外的滤波电路或信号隔离技术来提高信号的抗干扰能力。 6. 测试：LVDS系统的测试包括高速串行信号的质量检查，例如通过串行抖动分析仪验证信号的完整性和一致性；以及阻抗测量，确保电缆和PCB的特性阻抗匹配，以维持信号的完整性。 LVDS设计规范的目的是为了确保硬件工程师能够遵循最佳实践，降低故障率，提高系统性能，从而在液晶显示和触控应用中获得稳定的用户体验。这份文档不仅提供了理论知识，还提供了实际应用中的实用建议，对硬件开发和测试人员来说是一份重要的参考资料。