[科普中國]-LVDS接口

LVDS接口又稱RS-644總線接口，是20世紀(jì)90年代才提出的一種數(shù)據(jù)傳輸和接口技術(shù)。LVDS即低電壓差分信號，這種技術(shù)的核心是采用極低的電壓擺幅（約350mV）高速差動傳輸數(shù)據(jù)，具有低功耗、低誤碼率、低串?dāng)_和低輻射等特點，其傳輸介質(zhì)可以是銅質(zhì)的PCB連線，也可以是平衡電纜。LVDS在對信號完整性、低抖動及共模特性要求較高的系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。1

產(chǎn)生背景液晶彩電Scaler電路中輸出的數(shù)字視頻信號中，除了包括圖像信號之外，還包括行同步、場同步、像素時鐘等信號，其中像素時鐘信號的最高頻率可超過28MHz。采用TTL接口，數(shù)據(jù)傳輸速率不高，傳輸距離較短，且抗電磁干擾（Electromagnetie Interference，EMI）能力也比較差，會對圖像造成一定的影響；另外，TTL多路數(shù)據(jù)信號采用排線的方式來傳送，整個排線數(shù)量達幾十路，不但連接不便，而且不適合超薄化的趨勢。

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速率、低噪聲、遠(yuǎn)距離、高準(zhǔn)確度的傳輸，人們開始尋找新的數(shù)據(jù)傳輸方式，于是LVDS接口技術(shù)應(yīng)運而生。LVDS是英文Low Voltage Differential Signaling的縮寫，它是一種低壓差分信號技術(shù)接口，是美國NS（美國國家半導(dǎo)體公司）為克服以TTL電平方式傳輸寬帶高碼率數(shù)據(jù)時功耗大、EMI電磁干擾大等缺點而研制的一種數(shù)字視頻信號傳輸方式。

LVDS接口利用非常低的電壓擺幅（約350mV）在2條PCB走線或者一對平衡電纜上通過差分進行數(shù)據(jù)的傳輸，即低壓差分信號傳輸，采用LVDS接口，可以使得信號在差分PCB線或平衡電纜上以幾百Mbps的速率傳輸，由于采用低壓和低電流驅(qū)動方式，因此，實現(xiàn)了低噪聲和低功耗。2

工作原理在液晶彩電中，LVDS接口電路位于液晶彩電Scaler電路與液晶面板之間，它由主板側(cè)的LVDS信號發(fā)送電路（發(fā)送器）和液晶面板側(cè)的接收電路（接收器）共同組成。LVDS發(fā)送器將Scaler輸出的TTL電平并行RGB數(shù)據(jù)信號和控制信號轉(zhuǎn)換成低電壓串行LVDS信號，然后通過主板與液晶面板之間的柔性電纜（排線）將信號傳送到液晶面板側(cè)的LVDS接收器，LVDS接收器再將串行信號轉(zhuǎn)換為TTL電平的并行信號送往后續(xù)電路（一般是定時控制器TCON）。LVDS接口電的簡化路示意圖如圖1所示。

發(fā)送器主要完成TTL信號到LVDS信號的轉(zhuǎn)換，接收器主要完成LVDS信號到TTL信號的轉(zhuǎn)換，互連器包含電纜、PCB上差分導(dǎo)線對以及匹配電阻。

LVDS發(fā)送器由一個驅(qū)動差分線對的電流源組成通常電流為3.5mA，LVDS接收器具有很高的輸入阻抗，因此發(fā)送器輸出的電流大部分都流過匹配電阻，并在接收器的輸入端產(chǎn)生大約350mV的電壓。當(dāng)驅(qū)動器翻轉(zhuǎn)時，它改變流經(jīng)電阻的電流方向，因此產(chǎn)生有效的邏輯“1”和邏輯“0”狀態(tài)。

不管使用的LVDS互連單元是PCB線對還是電纜，都必須采取措施，防止信號在互連單元終端發(fā)生反射，同時減少電磁干擾。LVDS要求使用一個與互連單元相匹配的電阻，該電阻終止了環(huán)流信號，應(yīng)該將它盡可能靠近接收器輸入端放置。

在液晶彩電實際電路中，發(fā)送器一般為一單獨的芯片或集成在Scaler芯片中，位于主板電路中；接收器一般為一單獨芯片，位于液晶屏內(nèi)部電路板中；互連單元主要是指連接主板與液晶板的信號電纜線。2

接口電路類型與TTL接口相同，LVDS接口電路也分為單路傳輸RGB數(shù)據(jù)和奇/偶像素雙路傳輸RGB數(shù)據(jù)兩種方式（也稱單端口LVDS、雙端口LVDS，1像素LVDS和2像素LVDS）。如果再考慮到輸出位數(shù)（6bit、8bit、10bit），LVDS接口電路的類型可分為以下幾種：

1.單路6位LVDS位接口

用來驅(qū)動6bit液晶面板，使用單路方式傳輸RGB數(shù)據(jù)。也稱18位（R、G、B各6位）LVDS接口。

2.雙路6位LVDS接口

用來驅(qū)動6bit液晶面板，使用奇/偶像素雙路方式傳輸RGB數(shù)據(jù)。也稱36位（奇/偶RGB各6位）LVDS接口。

3.單路8位LVDS位接口

用來驅(qū)動8bit液晶面板，使用單路方式傳輸RGB數(shù)據(jù)。也稱24位LVDS接口。

4.雙路8位LVDS接口

用來驅(qū)動8bit液晶面板，使用奇/偶像素雙路方式傳輸RGB數(shù)據(jù)。也稱48位LVDS接口。

5.單路10位LVDS接口

單10位LVDS接口用來驅(qū)動10bit液晶面板，使用單路方式傳輸10bit的RGB數(shù)據(jù)（RO~

R9、GO-G9、B0~B9）。

6.雙路10位LVDS接口

雙10位LVDS接口用來驅(qū)動10bit液晶面板，使用雙路方式傳輸10bit的RGB數(shù)據(jù)（奇路為：RO0~RO9、GO0~G09、B00~B09，偶路為：REO~RE9、GEO~GE9、BEO～BE9）。2

應(yīng)用模式1.單向點對點（point-to-point）

這是典型的應(yīng)用模式，每個點到點連接的差分對由一個驅(qū)動器、互連器和接收器組成。驅(qū)動器和接收器主要完成TTL信號和LVDS信號之間的轉(zhuǎn)換?；ミB器包含電纜、PCB上差分導(dǎo)線對以及匹配電阻。單向點對點應(yīng)用模式是芯片間、插件間、機架間通訊的理想接口。

2.雙向點對點

能通過一對雙絞線實現(xiàn)雙向的半雙工通信?？梢杂蓸?biāo)準(zhǔn)的LVDS的驅(qū)動器和接收器構(gòu)成。但更好的辦法是采用總線LVDS驅(qū)動器，即BlVDS，這是為總線兩端都接負(fù)載而設(shè)計的。

3.多分支形式（multidrop）

即一個驅(qū)動器連接多個接收器。當(dāng)有相同的數(shù)據(jù)要傳給多個負(fù)載時，可以采用這種應(yīng)用形式。

4.多點結(jié)構(gòu)（multipoint）

此時多點總線支持多個驅(qū)動器，也可以采用BLVDS驅(qū)動器。它可以提供雙向的半雙工通信，但是在任一時刻，只能有一個驅(qū)動器工作。因而發(fā)送的優(yōu)先權(quán)和總線的仲裁協(xié)議都需要依據(jù)不同的應(yīng)用場合，選用不同的軟件協(xié)議和硬件方案。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

孫銳 - 教授 - 合肥工業(yè)大學(xué)