W czasach, gdy rosną rosnące wymagania dotyczące szybkiego przesyłania danych, inżynierowie stoją przed wspólnym wyzwaniem:jak wybrać najbardziej odpowiednie rozwiązanie LVDS (Low Voltage Differential Signaling) spośród ogromnej gamy dostępnych produktówJako technologia seryjnego interfejsu wykorzystująca sygnały różnicowe niskiej amplitudy do szybkiego przesyłania danych,LVDS jest od dawna stosowany w urządzeniach takich jak laptopy i telewizory cyfrowe do łączenia płyt logicznych z panelami LCDJednakże jego zastosowanie wykracza daleko poza te domeny.
Dzięki wyjątkowym właściwościom działania system LVDS stał się podstawą wielu technologii komunikacji seryjnej dużych prędkości,odgrywanie kluczowej roli w dziedzinach o rygorystycznych wymaganiach dotyczących przesyłu danychW tym artykule przeanalizowane zostaną podstawowe zasady technologii LVDS oraz zapewnione inżynierom kompleksowe przewodniki do wyboru produktu poprzez praktyczne przykłady zastosowań.
Istotą technologii LVDS jest wykorzystanie stałego źródła prądu 3,5 mA do generowania sygnałów różnicowych niskiego napięcia o amplitudach nawet 350 mV.charakterystyka różnicowej transmisji umożliwia LVDS skuteczne tłumienie hałasu w trybie wspólnym i zmniejszenie zakłóceń elektromagnetycznych (EMI);Zgodnie ze standardami ANSI, EIA i TIA, LVDS teoretycznie obsługuje maksymalne prędkości przesyłu do 655 Mbps.z ostrożną optymalizacją projektu, praktyczne zastosowania mogą osiągać prędkości przekraczające 1 Gbps.
Oprócz komputerów przenośnych i telewizorów cyfrowych technologia ta jest szeroko stosowana w automatyce przemysłowej, sprzęcie medycznym i elektronikach motoryzacyjnych..W automatyce przemysłowej LVDS ułatwia szybką wymianę danych w czasie rzeczywistym między czujnikami, sterownikami i siłownikami.Urządzenia medyczne wykorzystują LVDS do przesyłania obrazów medycznych o wysokiej rozdzielczości spełniających rygorystyczne wymagania jakościoweSystemy motoryzacyjne wykorzystują LVDS do łączenia kamer, wyświetlaczy i jednostek sterujących, umożliwiając zaawansowane systemy wspomagania kierowcy (ADAS).
Aby lepiej zrozumieć produkty związane z LVDS, można je podzielić na trzy podstawowe grupy:
Komponenty te przede wszystkim konwertują między sygnałami TTL/CMOS a sygnałami LVDS, zwiększając odległości transmisji i prędkość transmisji danych.Sterowniki LVDS przekształcają sygnały TTL/CMOS w sygnały LVDS do transmisji kablowej różnicowej, podczas gdy odbiorniki konwertują przychodzące sygnały LVDS z powrotem do TTL / CMOS do późniejszego przetwarzania obwodu.
Podczas transmisji sygnały LVDS mogą ulec degradacji z powodu takich czynników, jak utrata kabla i niezgodność impedancji,prowadzące do tłumienia i zniekształceniaKondycjonery sygnału wykorzystują techniki takie jak pre-podkreślenie, de-podkreślenie i wyrównanie, aby zrekompensować te efekty, wydłużając odległości transmisji i zwiększając szybkość transmisji danych.
Komponenty te konwertują między formatami danych równoległych i seryjnych, zmniejszając wymagania w zakresie kabli i obniżając koszty systemu.LVDS SERDES przekształca dane równoległe w seryjne sygnały LVDS do transmisji różniczkowej, podczas gdy odbiornik SERDES konwertuje sygnały seryjne z powrotem do formatu równoległego.
Jako najbardziej podstawowe produkty LVDS, sterowniki i odbiorniki umożliwiają transmisję na dłuższe odległości i z większą prędkością poprzez konwersję sygnałów poziomu TTL/CMOS do formatu LVDS.Wdrożenie sterowników LVDS na końcu przesyłu i odbiorników na miejscu przeznaczenia, w połączeniu z liniami przesyłowymi różnicowymi, ułatwiają rozszerzoną transmisję sygnału TTL/CMOS.
Kluczowe parametry wyboru sterowników/odbiorników LVDS obejmują:
Przy użyciu wielu sterowników LVDS do równoległej wielobitowej transmisji sygnału TTL/CMOS inżynierowie muszą wziąć pod uwagę zakłócenia czasowe między sterownikami.W przypadku silników LVDS tego samego modelu maksymalne odchylenie między urządzeniami wynosi zaledwie 1 ns w identycznych warunkach., co na ogół nie stwarza problemów dla sygnałów TTL/CMOS o częstotliwości 60 MHz lub 80 MHz.
Jako bardziej zaawansowane komponenty LVDS, klimatyzatory sygnału wykorzystują techniki pre-podkreślenia, de-podkreślenia i wyrównania w celu poprawy jakości sygnału i odporności na hałas,tym samym zwiększając odległości transmisji i zwiększając szybkość transmisji danychUrządzenia te znajdują zastosowanie w połączeniach między FPGA, ASIC, DSP i obwodami zewnętrznymi, a także w szybkich połączeniach w tle.
W przypadku szybkiej transmisji danych jakość sygnału może ulec pogorszeniu z powodu utraty kabla i niezgodności impedancji.Jest to szczególnie widoczne przy wykorzystaniu opłacalnych FPGA, które emitują sygnały pseudo-LVDS (bez źródeł stałego prądu)W takich scenariuszach klimatyzatory sygnału skutecznie poprawiają jakość formy fali, dając większe otwory schematów oczu.
Do kluczowych technologii klimatyzacji sygnału należą:
Przy wyborze klimatyzatorów sygnału inżynierowie powinni ocenić:
Podczas gdy system LVDS pozostaje znany w szybkim przekazywaniu danych, rosnące wymagania dotyczące szybkości przesyłu danych ujawniają pewne ograniczenia.a jego wąski zakres napięć w trybie wspólnym nakłada surowsze wymagania w zakresie projektowania systemuAby sprostać tym wyzwaniom przy wyższych częstotliwościach transmisji danych, niektórzy producenci przyjęli technologię Current Mode Logic (CML).
Architektura przełączania prądu CML zapewnia wyższe prędkości przełączania i mniejsze zużycie energii.CML oferuje większe wahania napięcia w celu poprawy odporności na hałas i szersze zakresy napięcia w trybie wspólnym, które łagodzą ograniczenia projektowania systemuObecnie obsługując prędkości transmisji danych od 6Gbps do 10Gbps i dalej, CML stopniowo zastępuje LVDS w niektórych zastosowaniach o dużej prędkości.
Jako dojrzała technologia przesyłu danych o dużej prędkości, LVDS utrzymuje szerokie zastosowanie w wielu branżach.współczynnik transmisjiW przypadku zastosowań wymagających wyższych prędkości transmisji danych technologia CML stanowi realną alternatywę.Bez wątpienia umożliwią nowe zastosowania i przyczynią się do dalszych postępów w technologii informacyjnej..
Osoba kontaktowa: Mr. Kelvin Zhu
Tel: +86 15919061504
Polish
