理论教育 LVDS广泛应用于汽车系统中的信号完整性与抖动要求

LVDS广泛应用于汽车系统中的信号完整性与抖动要求

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:LVDS 在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高的系统中得到了广泛的应用。LVDS 在20 世纪90 年代中期开始流行。LVDS 非常适合汽车应用。另外, 考虑到LVDS 传输线自身的低辐射优势, 对系统的其他设施几乎不产生额外干扰。LVDS 传输只需要简单的电阻连接, 简化了电路布局, 线路连接也非常简单。这两个标准着重于对LVDS 接口的电特性、互连与线路端接等方面的规范, 对于生产工艺、传输介质和供电电压等则没有明确规定。

LVDS广泛应用于汽车系统中的信号完整性与抖动要求

LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) 即低压差分信号, 是美国国家半导体公司1994 年提出的一种高速数据传输的通用接口标准, 又称为RS -644 总线接口。 这种技术的核心是采用极低的电压摆幅高速差动传输数据, 可以实现点对点或一点对多点的连接, 具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点(低电压摆幅、低电流驱动)。 其传输介质可以是铜质的PCB 连线, 也可以是平衡电缆。 LVDS 在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高的系统中得到了广泛的应用。 根据OSI 参考模型, LVDS 只是物理层规范, 其他的数据通信标准和应用程序可以使用它, 并在其基础上添加其他层的定义。

LVDS 是一个差分信号系统, 它通过一对导线上的差分电压来传输消息; LVDS 信号传输一般由三部分组成, 即驱动器、平衡互连介质、负载, 负载包括终端电阻和接收器。 接收器会比较两条导线上的电压。 在典型的实施方式中, 驱动器将3.5 mA 的恒定电流注入导线, 电流方向决定数字逻辑电平。 电流通过接收端的终端电阻之后由另一根导线折回, 终端电阻的阻值为100 ~120 Ω, 电压摆幅为350 ~420 mV。

LVDS 具有很高的传输速率和低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点, 特别适用于以下场合:

(1) 数据信号传输速率超过RS-422、RS-485、RS612 接口能力的场合。

(2) 平衡互连介质暴露于外来噪声源的场合。(www.daowen.com)

(3) 需要减少电磁辐射和对其他信号的干扰的场合。

LVDS 在20 世纪90 年代中期开始流行。 在此之前, 计算机显示器分辨率还不足以满足如此快速的图形和视频数据速率。 1992 年, 苹果公司和美国国家半导体公司创建了快速环(QuickRing), 这是第一个LVDS 集成电路, 快速环是一种用于视频数据的高速辅助总线。 LVDS 第一个商业应用是美国国家半导体公司在笔记本中, 使用平板显示器链接(Flat Panel Display Link, FPD - Link), 将视频数据从图形处理单元传输到平板显示器。FPD-Link 在20 世纪90 年代后期成为这种笔记本应用的事实上的开放标准。 随着屏幕分辨率和颜色深度的增加, LVDS 的应用扩展到了消费类电视的平板显示器。 另一个成功的LVDS 应用是相机链路 (Camera Link), 这是一个为计算机视觉应用设计的串行通信协议

随着汽车内部整合的安全和辅助电子设备的增加, 汽车领域对高速互连的需求急剧增长, 主要集中在用于驾驶支持(电子后视镜、导航系统、泊车距离控制、超视距显示、仰视显示) 的视频显示系统, 车载娱乐系统(电视和DVD 播放器) 等, 这些应用要求高速数据传输, 以满足图像传递的要求。 LVDS 非常适合汽车应用。 汽车内部存在众多的电磁辐射源, 因此, 抗干扰能力是汽车电子设计基本的要求。 另外, 考虑到LVDS 传输线自身的低辐射优势, 对系统的其他设施几乎不产生额外干扰。 LVDS 传输只需要简单的电阻连接, 简化了电路布局, 线路连接也非常简单(采用双绞铜质电缆)。 LVDS 兼容于各种总线拓扑: 点到点拓扑(一个驱动器, 一个接收器)、多分支拓扑(一个驱动器, 多个接收器)、多点拓扑(多个驱动器, 多个接收器)

LVDS 技术规范有两个标准: 一个是1995 年以美国国家半导体公司为主推出的TIA/EIA-644 标准, 即Electrical Characteristics of Low Voltage Differential Signaling (LVDS) Inter face Circuits; 另一个是1996 年公布的IEEE 1596.3 标准。 这两个标准着重于对LVDS 接口的电特性、互连与线路端接等方面的规范, 对于生产工艺、传输介质和供电电压等则没有明确规定。 2002 年, 为了满足多点应用对通用、高速、平衡的需求, 一个新的标准发布了——TIA/EIA-899 标准, 即Electrical Characteristics of Multipoint-Low-Voltage Differential Signa⁃ling (M-LVDS), 该标准介绍了LVDS 和M-LVDS 的区别以及不同标准在不同拓扑中的适用性。

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