LVDS是一種非常重要的電子接口技術(shù)，廣泛應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。

一、LVDS 是什么？

全稱： 低電壓差分信號 (Low-Voltage Differential Signaling)

本質(zhì)： 一種電氣信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)，而非一種完整的接口協(xié)議。它定義了如何用低電壓和差分方式來表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)（0和1）。

發(fā)布： 由美國國家半導(dǎo)體公司（National Semiconductor，現(xiàn)已被TI收購）在1994年提出，并最終成為IEEE標(biāo)準(zhǔn) ANSI/TIA/EIA-644。

二、核心工作原理

LVDS的核心在于“低電壓”和“差分傳輸”。

差分傳輸 (Differential Signaling):

使用一對緊密耦合的走線（D+和D-）來傳輸一個信號。

驅(qū)動器（發(fā)送端）會同時產(chǎn)生兩個幅度相等、相位相反的信號。

邏輯“1”： D+比D-電壓高。

邏輯“0”： D-比D+電壓高。

接收器（接收端）檢測的是這對信號之間的電壓差，而不是它們對地的電壓。

低電壓 (Low-Voltage):

典型的電壓擺幅非常小，通常在250mV ~ 450mV之間（即差分信號 Vdiff = Vp - Vn 的幅度）。

共模電壓（即 (Vp + Vn)/2）通常在1.2V左右。

三、主要技術(shù)特點與優(yōu)勢

基于其工作原理，LVDS擁有以下顯著優(yōu)點：

高抗噪聲能力：

由于是差分傳輸，任何同時耦合到兩條線路上的共模噪聲（如電源噪聲、EMI）會被接收器有效抑制。噪聲幾乎同時出現(xiàn)在D+和D-上，電壓差 (Vp+噪聲) - (Vn+噪聲) = Vp - Vn 保持不變。

低功耗：

低電壓擺幅意味著驅(qū)動電流?。ㄍǔH3.5mA恒流源），開關(guān)所需的能量也少，因此功耗極低。

高數(shù)據(jù)傳輸速率：

低電壓擺幅使得信號切換速度非?？?，能夠支持從幾百Mbps到數(shù)Gbps的高速數(shù)據(jù)傳輸。

低電磁干擾 (EMI)：

差分信號的電場和磁場在外部空間相互抵消，輻射的EMI噪聲遠(yuǎn)低于單端信號（如CMOS、TTL）。

低電壓擺幅也進(jìn)一步降低了輻射強度。

強大的驅(qū)動能力：

盡管電壓低，但恒流源驅(qū)動方式使其能夠驅(qū)動相對較重的負(fù)載（如50Ω終端電阻）和較長的電纜。

四、典型電路結(jié)構(gòu)

一個點到點的LVDS通道通常包括：

發(fā)送器 (LVDS Driver)： 一個恒流源（通常3.5mA），根據(jù)輸入數(shù)據(jù)切換電流流向D+或D-線。

傳輸介質(zhì)： 通常是一對特性阻抗為100Ω的差分PCB走線或電纜。

接收器 (LVDS Receiver)： 一個高輸入阻抗的差分放大器，檢測D+和D-之間的電壓差，并將其轉(zhuǎn)換為CMOS/TTL電平的輸出信號。

終端電阻： 在接收端，通常在兩條線之間連接一個100Ω的匹配電阻，以消除信號反射，保證信號完整性。

五、常見應(yīng)用領(lǐng)域

LVDS技術(shù)因其優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于對速度、功耗和抗干擾性有高要求的場景：

液晶顯示器 (LCD) 接口：

這是LVDS最廣為人知的應(yīng)用。主板上的顯卡（或顯示芯片）通過一個LVDS接口板（LVDS Board） 將并行RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為幾對串行LVDS差分信號，傳輸給液晶面板的時序控制器（TCON）。這極大地減少了連接線的數(shù)量。

高速數(shù)據(jù)采集與傳輸：

攝像機、掃描儀、醫(yī)學(xué)成像設(shè)備（如X光機、MRI）中的傳感器數(shù)據(jù)讀取。

背板通信 (Backplane Communication)：

在通信設(shè)備、服務(wù)器和大型交換機的背板上，用于板卡之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。

汽車電子：

用于車載信息娛樂系統(tǒng)（中控大屏）、攝像頭和顯示器之間的連接。

通用高速串行通信：

許多專用的芯片間（Chip-to-Chip）通信鏈路。

LVDS是一種非常成熟、可靠且高效的物理層數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。它通過巧妙的低壓差分設(shè)計，完美地平衡了高速、低功耗、低噪聲和高抗干擾的需求。雖然在消費電子領(lǐng)域正逐漸被更新的標(biāo)準(zhǔn)（如eDP, MIPI）所取代，但在工業(yè)控制、汽車電子、醫(yī)療設(shè)備和專業(yè)顯示等領(lǐng)域，LVDS因其穩(wěn)定性和魯棒性，仍然占據(jù)著重要地位。