Блог Около Руководство по выбору LVDS для высокоскоростной передачи данных

В эпоху экспоненциально растущего спроса на высокоскоростную передачу данных, инженеры сталкиваются с общей проблемой:как выбрать наиболее подходящее решение LVDS (Low Voltage Differential Signaling) из огромного количества доступных продуктовКак серийная технология интерфейса, которая использует низкоамплитудные дифференциальные сигналы для высокоскоростной передачи данных,LVDS давно используется в таких устройствах, как ноутбуки и цифровые телевизоры для подключения логических плат к ЖК-панелямОднако его применение выходит далеко за рамки этих областей.

Благодаря своим исключительным характеристикам, LVDS стал основой для многих высокоскоростных серийных технологий связи.играет решающую роль в областях с строгими требованиями к передаче данныхВ этой статье будут проанализированы основные принципы технологии LVDS и предоставлено инженерам всестороннее руководство по выбору продукта с помощью практических примеров применения.

Суть технологии LVDS заключается в использовании источника постоянного тока 3,5 мА для генерации дифференциальных сигналов низкого напряжения с амплитудой до 350 мВ.Дифференциальная характеристика передачи позволяет LVDS эффективно подавлять шум общего режима и уменьшать электромагнитные помехи (EMI)Согласно стандартам ANSI, EIA и TIA, LVDS теоретически поддерживает максимальные скорости передачи до 655 Мбит / с.с тщательной оптимизацией дизайна, практические приложения могут достигать скоростей, превышающих 1 Гбит / с.

Кроме ноутбуков и цифровых телевизоров, технология широко применяется в промышленной автоматизации, медицинском оборудовании и автомобильной электронике..В промышленной автоматизации LVDS облегчает высокоскоростной обмен данными в режиме реального времени между датчиками, контроллерами и приводами.Медицинские приборы используют LVDS для передачи медицинских изображений с высоким разрешением, отвечающих строгим требованиям качестваАвтомобильные системы используют LVDS для подключения камер, дисплеев и блоков управления, что позволяет использовать передовые системы помощи водителю (ADAS).

Чтобы лучше понять продукты, связанные с LVDS, мы можем классифицировать их в три основные группы:

Эти компоненты преимущественно преобразуют между TTL / CMOS сигналами и LVDS сигналами, увеличивая расстояния передачи и увеличивая скорость передачи данных.Драйверы LVDS преобразуют сигналы TTL/CMOS в сигналы LVDS для дифференциальной кабельной передачи, в то время как приемники преобразуют входящие сигналы LVDS обратно в TTL / CMOS для последующей обработки цепей.

Эти устройства улучшают качество сигнала LVDS и повышают иммунитет к шуму.приводящее к ослаблению и искажениюСигнальные кондиционеры используют такие методы, как предварительный акцент, деакцент и выравнивание, чтобы компенсировать эти эффекты, увеличивая расстояния передачи и увеличивая скорость передачи данных.

Эти компоненты конвертируют между параллельными и серийными форматами данных, уменьшая потребности в кабелях и снижая затраты на систему.LVDS SERDES преобразует параллельные данные в серийные сигналы LVDS для дифференциальной передачи, в то время как на стороне приемника SERDES преобразует серийные сигналы обратно в параллельный формат.

Поскольку драйверы и приемники являются самыми основными продуктами LVDS, они позволяют передавать сигналы на большие расстояния и более высокую скорость путем преобразования сигналов уровня TTL/CMOS в формат LVDS.Внедрение драйверов LVDS в конце передачи и приемников в пункте назначения, в сочетании с дифференциальными линиями передачи, облегчает расширенную передачу сигналов TTL/CMOS.

Ключевые параметры выбора драйверов/приемников LVDS включают:

• Количество каналов:Доступен в одноканальной, двухканальной и четырехканальной конфигурациях
• Скорость передачи:Обычно между 400 и 600 Мбит / с в практических приложениях
• Расстояние передачи:Примерно 15 метров с использованием стандартных кабелей UTP (CAT6, AWG24)
• Способность привода:Максимальная нагрузка, которую может выдержать водитель
• Потребление энергии:Особенно важно для энергочувствительных приложений

При использовании нескольких драйверов LVDS для параллельной многобитной передачи сигнала TTL/CMOS инженеры должны учитывать смещение времени между драйверами.Двигатели LVDS одной и той же модели имеют максимальное смещение между устройствами всего 1 нс при одинаковых условиях., что, как правило, не создает проблем для сигналов TTL / CMOS 60MHz или 80MHz.

В качестве более продвинутых компонентов LVDS, кондиционеры сигнала используют методы предварительного акцентирования, деакцентирования и выравнивания для улучшения качества сигнала и иммунитета к шуму.тем самым расширяя расстояния передачи и увеличивая скорость передачи данныхЭти устройства применяются в соединениях между FPGA, ASIC, DSP и внешними схемами, а также в высокоскоростных межплановых соединениях.

При высокоскоростной передаче данных качество сигнала может ухудшаться из-за потери кабеля и несоответствия импеданса.Это особенно очевидно при использовании экономически эффективных FPGAs, которые выводят сигналы псевдо-LVDS (без источников постоянного тока)Сигнальные кондиционеры эффективно улучшают качество формы волны в таких сценариях, обеспечивая большие открытия диаграммы глаз.

Ключевые технологии кондиционирования сигнала включают:

• Преамбула:Улучшает высокочастотные компоненты при передатчике для компенсации затухания высокой частоты, вызванного кабелем
• Де-подчеркнуть:Ослабляет низкочастотные компоненты для уменьшения смещения постоянного тока и улучшения иммунитета к шуму
• Уравнение:Компенсирует искажение сигнала на конце приемника с использованием линейных или нелинейных методов фильтрации

При выборе кондиционеров сигналов инженеры должны оценить:

• Скорость передачи данных:Текущие устройства поддерживают скорости до 3,125 Гбит/с или выше
• Способность к выравниванию:Определяет степень компенсации искажения сигнала
• Потребление энергии:Критическая для энергочувствительных конструкций
• Программируемость:Позволяет регулировать параметры для повышения гибкости системы

В то время как LVDS остается известным в высокоскоростной передаче данных, растущие требования скорости передачи данных показывают определенные ограничения.и его узкий диапазон напряжения общего режима накладывает более строгие требования к конструкции системыДля решения этих проблем при более высоких скоростях передачи данных некоторые производители приняли технологию логики текущего режима (CML).

Архитектура переключения тока CML обеспечивает более высокую скорость переключения и меньшее потребление энергии.CML предлагает большие колебания напряжения для улучшения иммунитета к шуму и более широкие диапазоны напряжения общего режима, которые ослабляют ограничения проектирования системыВ настоящее время поддерживая скорости передачи данных от 6 до 10 Гбит/с и выше, CML постепенно заменяет LVDS в некоторых высокоскоростных приложениях.

В качестве зрелой высокоскоростной технологии передачи данных LVDS поддерживает широкое распространение во многих отраслях промышленности.скорость передачиДля приложений, требующих более высоких скоростей передачи данных, технология CML представляет собой жизнеспособную альтернативу.Они, несомненно, позволят создать новые приложения и способствовать дальнейшему развитию информационных технологий..