Qu'est-ce que LVDS ?
LVDS (Low Voltage Differential Signaling) est une technologie de signalisation différentielle de faible amplitude qui utilise des signaux de très faible amplitude (250mV~450mv) pour transmettre des données via une paire de pistes de PCB parallèles ou des câbles équilibrés.
Avantages de la technologie LVDS
Réduire les EMI
La norme de transmission LVDS utilise un mode courant pour piloter la sortie, ce qui ne génère pas de sonnerie ni de pics de signaux causés par la commutation du signal, et présente de bonnes caractéristiques EMI.
Faible consommation d'énergie
Étant donné que la technique de signalisation différentielle LVDS réduit les problèmes de bruit, des amplitudes de signal plus faibles peuvent être utilisées. Cette caractéristique est très importante, car elle permet d’augmenter le débit de données et de réduire la consommation d’énergie. Une faible amplitude de pilotage signifie que les données peuvent être inversées plus rapidement.
Transfert hautement efficace
Étant donné que le pilote est un mode source de courant constant, la consommation d’énergie ne change guère avec la fréquence, et la consommation d’énergie d’un seul canal est très faible. Par conséquent, après l’adoption de cette technologie, tant que la longueur d’une paire de lignes de transmission parallèles est suffisamment cohérente, et qu’une bonne technologie d’ impédance de terminaison est fournie au niveau du récepteur pour réduire la génération de signaux réfléchis, un débit de données très élevé peut être fourni.
Comment fonctionne LVDS ?
Le schéma ci-dessous explique le fonctionnement de LVDS. Son pilote se compose d’une source de courant constant (généralement 3,5 mA) qui alimente une paire de lignes de signal différentielles. Les amplitudes de courant et de tension circulant dans les deux lignes de signal différentielles parallèles sont opposées, et le signal de bruit est couplé aux deux lignes en même temps. Le récepteur ne se soucie que de la différence entre les deux signaux, de sorte que le bruit est annulé. Étant donné que les champs électromagnétiques autour des deux lignes de signal s’annulent également, la transmission de signaux différentiels a beaucoup moins de rayonnement électromagnétique que la transmission de signaux sur une seule ligne. Il existe une impédance d’entrée DC élevée au niveau du récepteur (qui ne consomme presque pas de courant), de sorte que presque tout le courant d’attaque circule à travers la résistance de terminaison de 100 ohms pour produire environ 350 mV à l’entrée du récepteur.
Lorsque l’état de pilotage est inversé, la direction du flux de courant à travers la résistance est modifiée, produisant ainsi un état logique « 0 » ou « 1 » efficace à l’extrémité réceptrice.
Caractéristiques de LVDS
- Capacité de transmission à haute vitesse jusqu’à 2 Gbit/s ;
- Faible tension, faible consommation d’énergie ;
- LVDS adopte le processus CMOS ;
- Faible consommation d’énergie statique ;
- Faible rayonnement de bruit ;
- L’utilisation du mode de transmission différentielle a une forte capacité anti-interférences.
Règles de conception des signaux LVDS
Dans le processus de conception des signaux lvds, veuillez prendre en compte les facteurs suivants :
1. Interférences électromagnétiques
La conception du filtre de signal LVDS concerne principalement la conception de filtres pour les signaux d’horloge et les signaux de bus. Un filtre RC est ajouté au signal d’horloge à l’extrémité d’émission pour réduire les interférences de rayonnement externes de l’horloge. Pour les signaux différentiels, la conception du filtre doit ajouter des inductances de mode commun au port pour filtrer et supprimer le bruit de mode commun.
2. Interférences avec des trajets fixes
Le trajet d’interférence est généralement l’alimentation ou la ligne de signal, de sorte que la conception du circuit LVDS n’a besoin que d’ajouter une conception de protection à l’interface, d’augmenter la capacité à la masse après avoir ajouté des billes magnétiques pour absorber l’interface, afin que l’interférence puisse être libérée par le chemin le plus rapide.
3. Interférences environnementales
Cette interférence est causée par le rayonnement électromagnétique provenant de sources externes dans l’environnement, et des mesures de protection telles que l’ajout de billes de ferrite et de condensateurs sont souvent utilisées pour réduire les effets de cette interférence.
Pour réduire les diaphonies entre les signaux unipolaires et les signaux LVDS, suivez les instructions suivantes :
- Les signaux unipolaires doivent être éloignés d’au moins 12 mm des signaux LVDS sur la même couche de PCB ;
- La distance entre les lignes différentielles ne doit pas dépasser deux fois la largeur des lignes de signal, et l’épaisseur de la carte de circuit imprimé doit être supérieure à la distance entre les lignes de signal ;
- La distance entre deux paires différentielles adjacentes doit être supérieure ou égale à 2 fois la distance entre les lignes de signal indépendantes.
4. Adaptation d'impédance
Lors de la conception de l’adaptation d’impédance pour les signaux LVDS, les points suivants doivent être respectés :
- Le PCB doit comporter au moins 4 couches, et les signaux LVDS et les signaux TTL/CMOS doivent être isolés par des plans d’alimentation ou des plans de masse ; les pilotes et les récepteurs LVDS doivent être placés le plus près possible du connecteur ;
- Placez un condensateur de 4,7μF ou 10μF près de la broche Vcc du pilote ou du récepteur, et tenez compte de la correspondance entre la fréquence de fonctionnement du signal et la fréquence de fonctionnement optimale du condensateur ;
- Placez au moins un condensateur de 0,1µF et un condensateur de 0,001µF près d’une broche Vcc du pilote ou du récepteur ;
- Les pistes d’alimentation et de masse doivent être aussi larges que possible pour réduire l’impédance de retour du courant.
