常用通信接口电气特征（七）：LVDS

LVDS ( Low-Voltage Differential Signaling)，即低电压差分信号，属于平衡传输信号，低功耗—低误码率—低串扰—低抖动—低辐射。在高速系统内部、系统背板互连和电缆传输应用中，驱动器、接收器、收发器、并串转换器/串并转换器以及其他LVDS器件的应用正日益广泛。
LVDS接口是LCD Panel通用的接口标准，大多用在7寸以上尺寸的显示屏上。以8-bit Panel为例，包括5组传输线，其中4组是数据线，代表Tx0+/Tx0-… Tx3+/Tx3-。还有一组是时钟信号，代表TxC+/TxC-。相应的在Panel一端有5组接收线。如果是6-bit Panel则只有3组数据线和一组时钟线。一般14PIN、20PIN、30PIN为LVDS接口。
在液晶显示器中，LVDS接口电路包括两部分，即驱动板侧的LVDS输出驱动电路（LVDS发送器），和液晶面板侧的LVDS输入接口电路（LVDS 接收器）。在数据传输过程中，还必须有时钟信号的参与，LVDS接口无论传输数据还是传输时钟都采用差分信号对的形式进行传输，所谓信号对，只是LVDS接口电路中，每一个数据传输通道或时钟传输通道的输出都为两个信号（正输出端和负输出端）。

LVDS输出接口分为四个类型：1.单路6位LVDS输出接口；2.双路6位LVDS输出接口；3.单路8位1TL输出接口；4.双路8位1TL输出接口。

1. 单路6位LVDS输出接口采用单路方式传输，每个基色（即RGB三色中的其中任意一种颜色）信号采用6位数据（XOUT0+、XOUT0-、XOUT1+、XOUT1-、XOUT2+、XOUT2-），
2. 双路6位LVDS输出接口采用双路方式传输，每个基色信号采用6位数据，其中奇路数据为18位，偶路数据为18位，工36位数据，因此，也成36位或36bit LVDS接口。
3. 单路8位1TL输出接口采用单路方式传输，名基色信号采用8位数据（XOUT0+，XOUT0-，XOUT1+，XOUT1-，XOUT2+，XOUT2-，XOUT3+，XOUT3-）工24位RGB数据（8bit*3），因此，也称24位或24bit LVDS接口。
4. 双路8位1TL输出接口采用双路方式传输，每个基色信号采用8位数据，其中奇路数据为24位，偶路数据为24位，共48位RGB数据，因此，也称作48位或478bit LVDS接口。
   具体引脚定义参考百科：https://baike.baidu.com/item/Lvds/4222056?fr=aladdin#5
   LVDS发送芯片的输入信号来自主控芯片，输入信号包括RGB数据信号，时钟信号和控制信号三大类。例如四通道LVDS发送芯片(DS90C365)内部框图，包含三个数据信号（其中包括RGB,数据是能DE，行同步信号HS，场同步信号VS）通道和一个时钟信号发送通道。
   
   五通道LVDS发送芯片（DS90C385）包含了四个数据信号（其中包括RGB，数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号VS）通道和一个时钟信号发送通道。五通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板；十通道LVDS发送芯片（DS90C387）包含八个数据信号（其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号VS）通道和两个时钟信号发送通道。十通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板。
   传输速率：标准推荐的最高数据传输速率是655Mbps，而理论上，在一个无衰耗的传输线上，LVDS的最高传输速率可达1.923Gbps。
   LVDS驱动器能以超过155.5Mbps的速度驱动双绞线对，距离超过10m。对速度的实际限制是：①送到驱动器的TTL数据的速度；②媒质的带宽性能。
   双工类型：一般为单工，不支持双工。但特殊设计能实现半双工。

电平类型及范围：LVDS电平，LVDS传输信号为电流驱动信号，终端匹配电阻标准规定为100Ω，由于恒流源为3.5mA，则摆动电平幅度为-350mV_{350mV。由于偏置电压为1.2V，则差分信号的电压范围为850mV}1550mV。

LVDS接收器可以承受至少±1V的驱动器与接收器之间的地的电压变化。由于LVDS驱动器典型的偏置电压为+1.2V，地的电压变化、驱动器偏置电压以及轻度耦合到的噪声之和，在接收器的输入端相对于接收器的地是共模电压。这个共模范围是：+0.2V～+2.2V。建议接收器的输入电压范围为：0V～+2.4V。
　　具体芯片的范围有所不同，如常用的DC参数如下：

电平变化与逻辑关系：0–1电平表示,，当输出V+=350mA电流，V-=0mA电流–那么输出的为高电平（在接收端的匹配电阻转换为电压值350mv），反之为低电平。

传输线阻抗：终端需要100欧或120欧匹配电阻。
允许并联电容：根据具体速度决定。

引脚定义、传输速率、双工类型、电平类型及范围、电平变化与逻辑关系、传输线阻抗（是否需要阻抗匹配）、允许并联电容（ESD设备）、支持设备数量、应用场合、设计要点

推荐的最高数据传输速率是655Mbps，而理论上可以达到1.923Gbps。

支持设备数量：有几种应用模式：
① 单向点对点（point to point），这是典型的应用模式。
② 双向点对点（point to point），能通过一对双绞线实现双向的半双工通信。可以由标准的LVDS的驱动器和接收器构成；但更好的办法是采用总线LVDS驱动器，即BLVDS,这是为总线两端都接负载而设计的。
③ 多分支形式(multidrop)，即一个驱动器连接多个接收器。当有相同的数据要传给多个负载时，可以采用这种应用形式。
④ 多点结构（multipoint）。此时多点总线支持多个驱动器，也可以采用BLVDS驱动器。它可以提供双向的半双工通信，但是在任一时刻，只能有一个驱动器工作。因而发送的优先权和总线的仲裁协议都需要依据不同的应用场合，选用不同的软件协议和硬件方案。

应用场合：在高速系统内部、系统背板互连和电缆传输应用中，驱动器、接收器、收发器、并串转换器/串并转换器以及其他LVDS器件的应用。

设计要点： 1. 终端放置合适的匹配电阻，一般100欧姆；2. 减少信号通路中阻抗不连续点；3. 通信电缆一定双绞; 4. 驱动器与接收器保持共地。