LVDS原理详解：低电压差分信号技术与高速应用

LVDS (Low Voltage Differential Signaling) 是一种专为高速数据传输而设计的信号技术，其中文名称为低电压差分信号。LVDS的核心理念是通过使用低电压、低电流的差分信号，实现高效、低噪声和低功耗的高速数据传输。LVDS传输速率通常可以达到155Mbps以上，甚至超过655Mbps，理论上极限速率可达1.923Mbps。 LVDS信号的传输系统主要包括三个组成部分：差分信号发送器、差分信号互联器以及差分信号接收器。发送器负责将非平衡的TTL（Transistor-Transistor Logic，晶体管逻辑）信号转换为平衡的LVDS信号，常见的器件如DS90C031。接收器则是将平衡的LVDS信号转化为非平衡的TTL信号，例如DS90C032。互联器由连接线（如电缆或PCB走线）和终端匹配电阻构成，根据标准（如IEEE），匹配电阻通常设置为100欧姆，但也可根据需求调整为120欧姆。 LVDS信号的特点显著，它采用1.2V偏置电压，具有大约400mV的摆幅。驱动器通过恒定的电流源（约3.5mA）驱动差分线对，大部分电流流经100欧姆或120欧姆的终端电阻，导致接收端产生约350mV至420mV的电压变化。这种设计允许LVDS在逻辑电平变化时表现出更快的速度，从逻辑0到逻辑1的电平转换时间较TTL信号短，特别适合于高速数据传输，如在微电子设计中处理快速变化的信号。 LVDS的低压特性使其能有效降低功耗，这在现代电子设备中尤为重要，特别是在电源效率和能耗管理方面。与PECL（Positive Emitter-Coupled Logic，正发射极耦合逻辑）等其他电平标准相比，LVDS在满足高速性能的同时，提供了更经济和环保的解决方案。因此，LVDS在许多应用领域，如计算机主板、通信系统和工业自动化中得到了广泛应用，是现代电子设计中的关键技术之一。