LVDS（Low Voltage Differential Signaling）是一種低振幅差分信號(hào)技術(shù),。它使用幅度非常低的信號(hào)（約350mV）通過(guò)一對(duì)差分PCB走線或平衡電纜傳輸數(shù)據(jù)。它能以高達(dá)數(shù)千Mbps的速度傳送串行數(shù)據(jù),。由于電壓信號(hào)幅度較低,，而且采用恒流源模式驅(qū)動(dòng)，故只產(chǎn)生極低的噪聲,，消耗非常小的功率,，甚至不論頻率高低功耗都幾乎不變。此外,，由于LVDS以差分方式傳送數(shù)據(jù),，所以不易受共模噪音影響。

LVDS最早是由美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（National Semiconductor）提出的一種高速信號(hào)傳輸電平,，此后,，LVDS在下列兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中作了定義：IEEEP1996.3（1996年3月通過(guò)），主要面向SCI（Scalable Coherent Interface）.定義了LVDS的電特性,，還定義了SCI協(xié)議中包交換時(shí)的編碼,；ANS/EIA/EIA-644（1995年11月通過(guò)），主要定義了LVDS的電特性,，并建議了最大傳輸速率及理論極限速率等參數(shù),。通常提到的LVDS標(biāo)準(zhǔn)是指后者。2001年ANS/EIA/EIA-644標(biāo)準(zhǔn)已重新修訂發(fā)表,。 [2] 

隨著電子設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步,，高速率信號(hào)的互連及寬帶信道的應(yīng)用與日俱增，所需傳送的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大,，速度越來(lái)越快,。目前，存在的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)物理層接口如RS-422,、RS-485,、SCSI以及其它數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，由于在速度、噪聲,、EMI/EMC,、功耗,、成本等方面所固有的限制,，使其越來(lái)越難以勝任實(shí)際應(yīng)用。同樣隨著軍事電子技術(shù)的發(fā)展,，在空間通信領(lǐng)域,，如跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（TDSS）中，為了實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)中繼和測(cè)距,、測(cè)速.必須首先解決傳輸速率高,、占用帶寬寬所帶來(lái)的問(wèn)題；在雷達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域,，各種新體制雷達(dá)的出現(xiàn)以及在寬帶偵收,、電子對(duì)抗等不同領(lǐng)域的應(yīng)用同樣不可避免地面臨高速數(shù)據(jù)的采集和傳輸問(wèn)題；因此,，采用新的I/O接口技術(shù)來(lái)解決數(shù)據(jù)傳輸這一瓶頸問(wèn)題顯得日益突出,。LVDS以其固有的低電壓、低功耗和有利于高速傳輸?shù)忍攸c(diǎn),，越來(lái)越成為寬帶高速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首選接口標(biāo)準(zhǔn),。目前，LVDS技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用更是日益普及,，尤其是在基站,、大型交換機(jī)以及其它高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，LVDS正在發(fā)揮著不可替代的作用,。 [2] 

圖1 LVDS基本工作原理

LVDS的基本工作原理圖示于圖1,。其源端驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)恒流源（通常約為3.5mA，最大不超過(guò)4mA）驅(qū)動(dòng)一對(duì)差分信號(hào)線組成,。接收端的接收器本身為高直流輸入阻抗,，所以幾乎全部的驅(qū)動(dòng)電流都流經(jīng)100Ω的終端匹配電阻，并在接收器輸入端產(chǎn)生約350mV的電壓,。當(dāng)源端驅(qū)動(dòng)狀態(tài)反轉(zhuǎn)變化時(shí),，流經(jīng)匹配電阻的電流方向改變，于是在接收端產(chǎn)生高低邏輯狀態(tài)的變化,。

為適應(yīng)共模電壓的在寬范圍內(nèi)的變化,，一般情況下，LVDS的接收器輸入級(jí)還包括一個(gè)自動(dòng)電平調(diào)整電路,，該電路將共模電壓調(diào)整為一固定值,，其后面是一個(gè)Schmitt觸發(fā)器，而且,，為防止Scdhmitt觸發(fā)器不穩(wěn)定,，設(shè)計(jì)有一定的回滯特性,，Schmitt后級(jí)才是差分放大器。 [2] 

LVDS之所以成為目前高速I/O接口的首選信號(hào)形式來(lái)解決高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)南拗?，就是因?yàn)樗趥鬏斔俣?、功耗、抗噪聲,、EMI等方面具有優(yōu)勢(shì),。

①高速傳輸能力。在ANS/EIA/EIA-64定義中的LVDS標(biāo)準(zhǔn),，理論極限速率為1.923Gbps,，恒流源模式、低擺幅輸出的工作模式?jīng)Q定著IVDS具有高速驅(qū)動(dòng)能力,。

②低功耗特性,。LVDS器件是用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的，而CMOS能夠提供較低的靜態(tài)功耗,；當(dāng)恒流源的驅(qū)動(dòng)電流為3.5mA,，負(fù)載（100Ω終端匹配）的功耗僅為1.225mW；LVDS的功耗是恒定的,，不像CMOS收發(fā)器的動(dòng)態(tài)功耗那樣相對(duì)頻率而上升,。恒流源模式的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)降低了系統(tǒng)功耗，并極大地降低了頻率成分對(duì)功耗的影響,。雖然當(dāng)速率較低時(shí),，CMOS的功耗比LVDS小，但是隨著頻率的提高,，CMOS的功耗將逐漸增加,，最終需要消耗比LVDS更多的功率。通常,，當(dāng)頻率等于200MSps時(shí),，LVDS和CMOS的功耗大致相同。

③供電電壓低,。隨著集成電路的發(fā)展和對(duì)更高數(shù)據(jù)速率的要求,，低壓供電成為急需。降低供電電壓不僅減少了高密度集成電路的功率消耗,，而且減少了芯片內(nèi)部的散熱壓力,，有助于提高集成度。LVDS的驅(qū)動(dòng)器和接收器不依賴(lài)于特定的供電電壓特性,，這決定了它在這方面占據(jù)上峰,。

④較強(qiáng)的抗噪聲能力。差分信號(hào)固有的優(yōu)點(diǎn)就是噪聲以共模的方式在一對(duì)差分線上耦合出現(xiàn)，并在接收器中相減,，從而可消除噪聲,，所以LVDS具有較強(qiáng)的抗共模噪聲能力。

⑤有效地抑制電磁干擾,。由于差分信號(hào)的極性相反,，它們對(duì)外輻射的電磁場(chǎng)可以相互抵消，耦合得越緊密,，泄放到外界的電磁能量就越少,，即降低了EMI。

⑥時(shí)序定位精確,。由于差分信號(hào)的開(kāi)關(guān)變化是位于兩個(gè)信號(hào)的交點(diǎn)。而不像普通單端信號(hào)依靠高低兩個(gè)閥值電壓判斷,，因而受工藝,，溫度的影響小，能降低時(shí)序上的誤差,，有利于高速數(shù)字信號(hào)的有效傳輸,。

⑦適應(yīng)地平面電壓變化范圍大。LVDS接收器可以承受至少士1V的驅(qū)動(dòng)器與接收器之間的地的電壓變化,。由于IVDS驅(qū)動(dòng)器典型的偏置電壓為+1.2V,，地的電壓變化、驅(qū)動(dòng)器的偏置電壓以及輕度耦合到的噪聲之和,，在接收器的輸入端,，相對(duì)于驅(qū)動(dòng)器的地是共模電壓。當(dāng)擺幅不超過(guò)400mV時(shí),，這個(gè)共模范圍是+0.2V~+2.2V,，進(jìn)而，一般情況下,，接收器的輸入電壓范圍可在0V~+2.4V內(nèi)變化,。

正是因?yàn)長(zhǎng)VDS具有上述的主要特點(diǎn)，才使得HyperTransport（by AMD） [3]  ,，Irfiniband（ly Intel）,，PCI-Express（by Intel）等第三代I/O總線標(biāo)準(zhǔn)（3G IO）不約而同地將低壓差分信號(hào)（IVDS）作為下一代高速信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)。 [2] 

在雷達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域,，隨著技術(shù)的發(fā)展,，新體制雷達(dá)如DBF體制雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)等的出現(xiàn)和普及,，所需處理的信號(hào)帶寬和信號(hào)通道數(shù)大幅度增加,，面臨著大數(shù)據(jù)量的傳輸問(wèn)題。因此采用的新的技術(shù)解決I/O接口問(wèn)題成為必然趨勢(shì)，LVDS這種高速低功耗接口標(biāo)準(zhǔn)使解決這一傳輸瓶頸問(wèn)題成為可能,。所以,，目前LVDS技術(shù)在高速雷達(dá)及高速接收系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛；利用LVDS技術(shù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單板互聯(lián),，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性非常好,，實(shí)現(xiàn)了線卡及各個(gè)分系統(tǒng)的高集成度，并且完全能滿足數(shù)據(jù)的采集和傳輸?shù)囊蟆?/div>