что такое lvds кабель
Что такое LVDS (30 пиновый широкий и 40 пиновый разъем матриц)
Низковольтная дифференциальная передача сигналов (англ. low-voltage differential signaling или LVDS) — способ передачи электрических сигналов, позволяющий передавать информацию на высоких частотах при помощи дешёвых соединений на основе медной витой пары. Стандарт разрабатывался и продвигался компанией Texas Instruments. Начиная с 1994 года низковольтная дифференциальная передача сигналов используется в компьютерной индустрии, где нашла широкое применение для создания высокоскоростных компьютерных сетей и компьютерных шин.
Отличия от несимметричной передачи сигналов
При дифференциальной передаче для передачи одного сигнала используется дифференциальная пара (сигналов); это означает, что передающая сторона подаёт на проводники пары различные уровни напряжения, которые сравниваются на приёмной стороне: для декодирования информации используется разница напряжений на проводниках пары. Передатчик направляет небольшой ток (порядка 3,5 мА) в один из сигнальных проводников, в зависимости от того, какой логический уровень надо передать. На приёмной стороне ток проходит через резистор сопротивлением 100—120 Ом (равным волновому сопротивлению кабеля для уменьшения отраженного сигнала) и возвращается к отправителю сигнала по другому проводнику, образуя таким образом замкнутую электрическую цепь. В соответствии с законом Ома напряжение на резисторе будет составлять около 350 мВ. Принимающая сторона определяет полярность этого напряжения для того, чтобы определить логический уровень. Такой тип передачи называется токовая петля.
Небольшая амплитуда сигнала LVDS, а также высокая электромагнитная связь проводов дифференциальной пары друг с другом позволяют уменьшить излучаемые вовне помехи и рассеиваемую мощность.
LVDS — не единственная используемая дифференциальная система. Но она остается единственной, сочетающей в себе высокие скорости и небольшое рассеивание энергии.
LVDS используется в таких компьютерных шинах как HyperTransport, FireWire, USB 3.0, PCI Express, DVI, Serial ATA, SAS и RapidIO, а так же интерфейс LVDS на текущий момент времени является самым распространенным интерфейсом из всех используемых в мониторах настольного типа и в матрицах для ноутбуков. По сравнению с TMDS, интерфейсом LVDS обеспечивается более высокая пропускная способность, что и привело к тому, что LVDS, фактически, стал стандартом внешнего интерфейса для современной LCD-панели.
LVDS способен передавать до 24 битов информации за один пиксельный такт, что соответствует режиму True Color (16.7 млн. цветов). При этом исходный поток параллельных данных (18 бит или 24 бита) конвертируется в 4 дифференциальные пары последовательных сигналов с умножением исходной частоты в семь раз. Тактовая частота передается по отдельной дифференциальной паре. Уровни рабочих сигналов составляют 345 мВ, выходной ток передатчика имеет величину от 2.47 до 4.54 мА, а стандартная нагрузка равна 100 Ом. Данный интерфейс позволяет обеспечить надежную передачу данных с полосой пропускания свыше 455 МГц без искажений на расстояние до нескольких метров.
Трансмиттер LVDS состоит из четырех 7-разрядных сдвиговых регистров, умножителя частоты и выходных дифференциальных усилителей
Достаточно часто в литературе, в документации и на схемах можно встретить и несколько другое обозначение сигналов интерфейса LVDS. Так, в частности, широко применяется такое обозначение, как RX0+/-, RX1+/-, RX2+/-, RX3+/- и RXC+/-.
Входной сигнал CLK представляет собой сигнал пиксельной частоты (Pixel Clock) и он определяет частоту формирования сигналов R/G/B на входе трансмиттера. Умножитель частоты умножает частоту CLK в 7 раз. Полученный тактовый сигнал (7xCLK) используется для тактирования сдвиговых регистров, а также передается по дифференциальным линиям CLKP/CLKM.
7-разрядный параллельный код загружается в сдвиговые регистры трансмиттера по стробирующему сигналу, вырабатываемому внутренней управляющей логикой трансмиттера. После загрузки начинается поочередное «выталкивание» битов на соответствующую дифференциальную линию, и этот процесс тактируется сигналом 7xCLK.
Таким образом, на каждой из четырех дифференциальных линий данных (Y0P/YOM, Y1P/Y1M, Y2P/Y2M, Y3P/Y3M ) формируется 7-разрядный последовательный код, передаваемый синхронно с тактовыми сигналами на линии CLKP/CLKM.
Обратное преобразование последовательного кода в параллельный осуществляется ресивером, входящим в состав LCD-панели, а поэтому вполне естественно, что ресивер, фактически, является зеркальным отражением трансмиттера.
Интерфейс LVDS используется для передачи как 18-разрябного цветового кода (3 цвета по 6 бит на каждый), так и 24-разрядного цвета (3 базовых цвета по 8 бит). Но в отличие от интерфейса TMDS, здесь каждому цвету не выделяется отдельная дифференциальная пара, т.е. каждый дифференциальный канал LVDS предназначен для передачи отдельных битов разных цветов. Кроме сигналов цвета, на LCD-панель должны передаваться еще:
— сигнал строчной синхронизации (HSYNC);
— сигнал кадровой синхронизации (VSYNC);
— сигнал разрешения данных (DE).
Эти управляющие сигналы также передаются по дифференциальным каналам, предназначенным для передачи данных, т.е. по линиям YnP/YnM. Таким образом, существует два варианта формата данных, передаваемых на LCD-матрицу.
Первый вариант соответствует 18-разрядному цветовому коду, и при этом на вход трансмиттера подается 21 разряд данных. Второй вариант – это 24-разрядный цветовой код, при котором на входе трансмиттера должно быть 27 бит данных.
Итак, стандартный вариант распределения входных сигналов трансмиттера между его сдвиговыми регистрами представлен на рис
В принципе, интерфейс LVDS может использоваться для передачи любых цифровых данных, о чем говорит широкое применение LVDS в телекоммуникационной отрасли. Однако, все-таки, наибольшее распространение он получил именно как дисплейный интерфейс. Для увеличения пропускной способности этого интерфейса, компания разработчик (National Semiconductor) расширила интерфейс LVDS и удвоила количество дифференциальных пар, используемых для передачи данных, т.е. теперь их стало восемь
Это расширение получило название LDI – LVDS Display Interface. Кроме того, в спецификации LDI улучшен баланс линий по постоянному току за счет введения избыточного кодирования, а стробирование производится каждым фронтом такового сигнала (что позволяет вдвое повысить объем передаваемых данных без увеличения тактовой частоты). LDI поддерживает скорость передачи данных до 112 МГц. В документации данная спецификация встречается также и под наименованием OpenLDITM, а в массах специалистов отклик в душе нашел термин «двухканальный LVDS».
Использование одноканального или двухканального LVDS определяется такими характеристиками LCD-панели и монитора, как:
— частота кадровой развертки, т.е. определяется режимом работы.
На сегодняшний день в подавляющей массе 1-канальный LVDS используется в матрицах с разрешением до 1366х768, а начиная с 1600х900 и выше используется 2-х канальный LVDS.
Развитие технологии передачи сигнала LVDS
Объем передаваемых данных — гигабиты, потребление — милливатты
Стандарт передачи дифференциальных сигналов низкого напряжения (LVDS) является сегодня наилучшим решением для систем с высокоскоростными интерфейсами низкого потребления. При использовании LVDS высокая скорость обмена достигается при низком потреблении энергии. Дополнительными преимуществами являются совместимость с источниками питания низкого напряжения, низкий уровень помех и надежная передача сигнала. По этим причинам этот стандарт широко распространен в производстве, в разных сегментах рынка, где необходимы скорость и низкое потребление. Типичными примерами применения данного стандарта являются соединения плат и кабелей в коммутационных переключателях, маршрутизаторах, промышленных камерах, а также в автомобильных развлекательноинформационных системах и системах управления автомобилем. Даже при всех этих преимуществах существуют некоторые ограничения по применению в устройствах, требующих поддержки множества трансиверов на одной шине, питания от шины с низким напряжением и приемников с расширенным диапазоном синфазного сигнала. Это привело к появлению новых стандартов LVDS, дополняющих изначальный стандарт.
Стандарт передачи дифференциальных сигналов низкого напряжения (LVDS)
В 1994 году компания National Semiconductor впервые представила технологию передачи дифференциальных сигналов низкого напряжения (LVDS) в качестве стандартного интерфейса. Требования к ширине полосы пропускания экспоненциально росли, а системные разработчики искали способы снизить потери мощности. Обычным стандартам, таким, как RS-422 и RS-485, не хватало скорости, в то время как ECL (логические схемы с эмиттерными связями) и CML (логические схемы с переключателями тока) обладали достаточной скоростью обмена, но потребляли слишком много электроэнергии. Технология LVDS помогла решить эту проблему без каких-либо компромиссов. Это дифференциальная технология, то есть она использует две линии для передачи сигнала (рис. 1). Кроме того, при использовании LVDS происходит передача сигнала с токовой петлей, при этом логический уровень (высокий или низкий) определяется направлением тока в петле (по или против часовой стрелки). Примерно 3,5 мА идет по одному проводу пары и возвращается по другому. На согласующем резисторе создается напряжение (около ±3,5 мА х 100 Ом = ±350 мВ). Приемник, дифференциальный компаратор, определяет полярность перепада напряжения, при этом положительное значение напряжения соответствует высокому уровню логики, отрицательное значение — низкому. Драйвер обеспечивает 350 мВ дифференциального напряжения на выходе с центром примерно в +1,25 В. Порог срабатывания приемника установлен на 100 мВ при входном диапазоне от 0 до +2,4 В. Это позволяет номинальному активному сигналу сдвигаться вниз или вверх на 1 В в синфазном режиме вследствие разности потенциалов земли. Драйвер предназначен для использования с нагрузкой в 100 Ом, с согласующим резистором 100 Ом.
Рисунок 1. Упрощенная схема драйвера и приемника LVDS, соединенными через носитель с дифференциальным полным сопротивлением в 100 Ом
Дифференциальная концепция приводит к высокому коэффициенту усиления в форме подавления синфазного сигнала. Благодаря высокой устойчивости к шуму амплитуду сигнала можно понизить всего до нескольких сотен милливольт. Меньшая амплитуда позволяет производить обмен данными быстрее, поскольку нарастание и спад сигнала неплохо контролируются и удерживаются в пределах 1 В/нс. Относительно постоянный небольшой выходной ток снижает фоновый шум и шум питания. Поскольку ток в передающей паре представляет собой тесно связанную токовую петлю, электрические поля рассеяния зачастую исчезают, снижая электромагнитные помехи. Скорость обмена различна в зависимости от каждого отдельного устройства, но в любом случае она находится в пределах 1,5 Гбит/с при постоянном токе. Мощность сводится к минимуму тремя способами. Ток нагрузки ограничивается 3,5 мА, драйвер токового режима обычно ограничивает рассеивание динамической мощности, а ток покоя понижается до минимума при помощи процессов CMOS на субмикронном уровне. Передача дифференциальных сигналов низкого напряжения (LVDS) определена в стандарте ANSI/TIA/EIA-644-A-2001, который является обновлением стандарта ANSI/TIA/EIA-644 1995 года. Данный стандарт задает лишь уровни электрических сигналов LVDS, то есть характеристики выхода драйвера и входа приемника. Этот стандарт необходимо применять вместе с другими стандартами, определяющими полный интерфейс, включая протокол, соединения и носители. Это такие стандарты как Camera Link или интерфейсный стандарт FPD для ноутбуков, определенный SPWG (Рабочая группа стандартных консолей), он также используется во многих специальных приложениях. Кроме того, существуют и другие стандарты. На рис. 2 приведены амплитуды сигналов и напряжения смещения (соответственно) различных стандартов LVDS.
Рисунок 2. Колебания дифференциальных сигналов и сравнение смещения
На сегодняшний день LVDS-кристаллы и наборы кристаллов с множеством функций предлагаются несколькими компаниями. Кроме простых линейных драйверов и приемников, осуществляющих преобразование между уровнями LVDS и LVTTL, существуют буферы LVDS–LVDS, координатные переключатели, распределители сигналов (сплиттеры) и устройства распределения синхросигналов.
Особый интерес представляют наборы кристаллов для преобразования из параллельной в последовательную форму и наоборот (SerDes), поскольку они повышают скорость LVDS, что дает большое преимущество всей системе в целом. Технология LVDS предусматривает возможность интеграции вводов–выводов с такими дополнительными схемами, как: схема PLL (схема фазовой автоматической подстройки частоты) для преобразования из параллельной формы в последовательную; с регистромзащелкой и даже с цифровыми схемами, например с тест-портом периферийной автоматической сети с коммутируемыми каналами (Boundary SCAN Test Access Port). На рис. 3 приведен пример подобного набора кристаллов SerDes. Преобразователь из параллельной в последовательную форму SCAN92LV1025 собирает 10 медленных входных сигналов от ТТЛ-схем и преобразовывает их в последовательную форму по одному высокоскоростному каналу LVDS.
Рисунок 3. Кристалл LVDS преобразователя из параллельной в последовательную форму/преобразователь из последовательной в параллельную форму с добавленным JTAG тестом
В первую очередь LVDS используется в специальных высокоскоростных соединениях “точка–точка”. Драйверу необходимо согласование с линией, а параметры соединения должны выбираться исходя из характеристического входного сопротивления кабеля. Благодаря этому достигается высокое качество передачи сигнала, а его отражение и излучение сводятся к минимуму. Чтобы объяснить разницу между вариантами реализации технологии LVDS, необходимо напомнить базовые конфигурации шин, различные конструкции которых показаны на рис. 4. Самой простой является однонаправленная шина с двумя точками, на конце кабеля которой имеется только один согласующий резистор, а драйвер всегда находится на противоположном конце кабеля. Благодаря высокой помехоустойчивости, конфигурация “точка-точка” поддерживает высокие скорости обмена данными. Такая структура шины позволяет легко создавать гигабитные сети. При этом для двунаправленной передачи данных необходимо выделить отдельную линию (2 пары). В этом случае может осуществляться временная передача данных в двух направлениях, а пропускная способность общей шины увеличивается вдвое.
Рисунок 4. Различные топологии шины
Другой распространенной конфигурацией является классическая система распределения или многоточечная шина. Использование данной конфигурации особенно эффективно, если необходимо передать одну и ту же информацию в несколько точек сразу. Как и в предыдущем случае, драйвер располагается на одном конце шины, а согласующий резистор — на другом. Вдоль шины располагаются два или более приемника с небольшими соединительными проводами. Электрическая длина этих проводов должна быть как можно меньшей, чтобы предотвратить снижение качества сигнала из-за эффекта отражения, помех и т.д. Скорость обмена при использовании многоточечных шин может достигать 400–600 Мбит/с в зависимости от соединительных проводов и нагрузки. Самой гибкой конфигурацией является многоточечная шина с согласованием на обоих концах соединительного провода. Драйвер может находиться в любом месте шины. Работа нескольких драйверов одновременно невозможна, поэтому передача данных носит двусторонний полудуплексный характер. Присоединение узлов сети к шине может оказаться критичным, поэтому его стоит производить аккуратно. Для систем с двумя согласующими резисторами, так называемых многоточечных систем, необходимы более мощные драйверы для создания колебаний, подобных LVDS, в то время как нагрузка колеблется в диапазоне от 30 до 50 Ом.
В таблице приведены основные параметры некоторых разновидностей LVDS.
Введение в LVDS
1.0.0 Введение в LVDS
LVDS означает передачу информации дифференциальными сигналами малых напряжений ( Low Voltage Differential Signaling ). Это направление передачи данных использует очень малые перепады дифференциального напряжения ( до 350 мВ ) на двух линиях печатной платы или сбалансированного кабеля.
1.1.0 Тенденции в LVDS
Потребители требуют всё более достоверной передачи видеоинформации в пределах оффиса или домашней обстановки. Эта потребность вызвана необходимостью передачи видео, 3-D графики, фотоизображений от видеокамер к персональному компьютеру, данных на принтер через сетевые устройства типа LAN, телефонии, и сигналов спутниковых систем на домашний телеприёмник, сигналов цифровых камкордеров. Задача состоит сегодня в высокоскоростной передаче цифровых данных как на очень малые так и на очень большие расстояния, или в пределах одной печатной платы или по волоконным и спутниковым сетям. Передача таких данных от платы к плате или от прибора к прибору, как бы не требовала экстремально высокой производительности, тем не менее должна требовать минимальной мощности потребления, обеспечивать минимум внутренних шумов, быть относительно не чувствительной к внешним шумам и быть естественно дешёвой. Во всяком случае, существующие на сегодняшний день предложения являются компромиссными сочетаниями этих четырёх составляющих: производительности, мощности потребления, шума и цены.
1.2.0 Обеспечение скорости при малых шумах и потребляемой мошности
Малые перепады уровня и токовый режим выхода передатчика обеспечивают малый уровень шума и очень малую потребляемую мощность во всём диапазоне скоростей передачи.
1.2.1 Как LVDS действует
Упрощенная схема соединения LVDS передатчика с приёмником через 100 Ом линию
LVDS выход, спроектированный фирмой National Semiconductor, содержит источник тока ( номиналом 3.5 мА) нагруженный на дифференциальную пару линии передачи.
Основной приёмник имеет высокий входной импеданс, поэтому основная часть выходного тока передатчика протекает через 100 Ом резистор терминатора линии, создавая на нём падение напряжения до 350 мВ, приложенное к входу приёмника. При переключении выхода передатчика направление протекания тока через терминатор меняется на противоположное, обеспечивая достоверные логические состояния “0” или “1”.
1.2.2 Почему метод дифференциальный с малыми перепадами?
Дифференциальный метод передачи используется в LVDS поскольку обладает меньшей чувствительностью к общим помехам чем простая однопроводная схема. Дифференциальный метод передачи использует двухпроводную схему соединения с формированием перепадов инверсией тока или напряжения в отличие от однопроводной простой схемы передачи информации.Достоинством дифференциального метода является то, что шумы наводящиеся на двухпроводной линии симметричны и не нарушают дифференциального сигнала к которому чувствителен приёмник. Дифференциальный метод так же обладает меньшей чувствительностью к искажениям сигнала от внешних магнитных полей. Токовый выход передатчика LVDS не склонен к “звону” и выбросам фронтов, что в целом снижает уровень шума в линии передачи.
Поскольку дифференциальные технологии, в том числе и LVDS, менее чувствительны к шумам, то в них возможно использование меньших перепадов напряжения. Это достоинство является решающим, т.к. невозможно достичь высокой производительности и минимума потребляемой мощности одновременно без снижения перепадов напряжения на входе. Формирование малых перепадов напряжения на выходе передатчика достижимо при более высоких скоростях. Токовый режим передатчика обеспечивает очень низкий, всегда постоянный уровень потребления во всём диапазоне частот. Выбросы фронтов передатчика очень незначительны, поэтому ток потребления не увеличивается экспоненциально при увеличении скорости передачи. В целом мощность потребления передатчика ( 3.5 мА350 мВ 1.2 мВт ) весьма низка.
1.2.3 Стандарты LVDS
Общий мультисистеммный LVDS стандарт ANSI/TIA/EIA-644 разработан комитетом TIA Data Transmission Interface TR30.2. Данный стандарт определяет выходные характеристики передатчиков и входные характеристики приёмников, т.е. он определяет только электрические характеристики. Он не ограничивает функциональные спецификации, протоколы, характеристики кабелей, соединений, т.е. он независим от конкретных применений.
ANSI/TIA/EIA стандарт требует поддержки другими стандартами специфицирующими законченный интерфейс (кабели, соединители, протоколы и т.д.). Это позволяет успешно адаптировать данный стандарт для различных применений.
Стандарт ANSI/TIA/EIA реккомендует максимальную производительность в 655Mbps, и оговаривает теоретическкий максимум в 1.923 Gbps ограниченный потерями в среде распространения. Это позволяет по стандарту специфицировать требуемую максимальную производительность зависящую от качества сигнала, длины и типа среды распространения.
Стандарт так же оговаривает минимальные требования к линии связи, безопасные условия работы приёмника в случаях отказов аппаратуры и другие конфигурационные ограничения, такие как одновременная работа множества приёмников. Стандарт ANSI/TIA/EIA-644 был утверждён в Ноябре 1995 г. National Semiconductor является разработчиком этого стандарта и председательствует в подкомитете ответственном за электрические TIA интерфейсные стандарты. Настоящее издание стандарта 644 версии пересмотрено и дополнено информацией о работе на множество приёмников. Пересмотренный стандарт известный как TIA-644-A утверждён в 2000 г.
Другой LVDS стандарт относится к проектам IEEE. Этот стандарт является попыткой развития стандарта для целей объединения процессоров в мультипроцессорных системах или объединения рабочих станций в группу. Эта программа SCI интерфейса ( Scalable Coherent Interface) оригинально описывает дифференциальный интерфейс ECL обеспечивающий высокую скорость передачи информации, но не наклкдывает ограничений на потребляемую мощность и степень интеграции.
Стандарт SCI-LVDS малой мощности был позже определён как часть SCI и описан в IEEE1596.3 стандарте. Стандарт SCI-LVDS так же описывает уровни сигналов ( электрические спецификации) характеризующиеся по отношению к ANSI/TIA/EIA стандарту как высокоскоростной/ малой мощности SCI интерфейс физического уровня.Стандарт определяет и методы кодирования пакетов информации используемых в SCI передаче данных. Стандарт IEEE 1596.3 принят в Марте 1996. National Semiconductor возглавляет данный комитет стандартизации. Интерес представляет развитие широкого стандарта не определяющего однозначно технологию процесса комплектующих, среду распространения, напряжение питания определённых в перечисленных двух стандартах. Это означает, что LVDS сможет применяться в КМОП, Арсенид-Галлиевых или других первичных микросхеммных технологиях, преодолеет +5 В барьер питания до +3.3 В и даже ниже, сможет применяться не только для передачи информации на печатных платах и через кабель, и тем самым обеспечит чрезвычайно широкий круг применений во многих отраслях индустрии.
1.2.4 Сравнение технологий дифференциальной передачи данных
Приведённая таблица позволяет быстро сравнить основные параметры LVDS метода с параметрами других наиболее часто используемых методов. Из таблицы видно, что LVDS имеет в два раза меньший уровень перепада напряжения по сравнению с PECL методом и одну десятую от перепада RS-422 и традиционных уровней ТТЛ/КМОП. Важным достоинством LVDS является то что характеристики приёмников и передатчиков не зависят на прямую от напряжения питания схемы, например от +5 В. Поэтому LVDS легко преодолевает барьеры по снижению напряжения питания до 3.3 В и даже 2.5 В без изменения электрических уровней сигналов передачи и производительности. И наоборот технологии ECL и PECL имеют большую зависимость от напряжения питания, что делает весьма затруднительным переход к более низким напряжениям питания в системах использующих данные технологии.
1.2.5 Простота согласования
Поскольку среда распространения LVDS сигналов состоит из кабеля или двухпроводной линии на печатной плате с легко контролируемым дифференциальным импедансом, то такая линия должна заканчиваться терминатором с импедансом данной линии для завершения токовой петли и подавления искажений коротких импульсов. При отсутствии согласования, сигналы отражаются от несогласованного конца линии и могут интерферироватьс другими сигналами. Правильное соласование так же подавляет нежелательные электромагнитные наводки, обеспечивая оптимальное качество сигналов.
Для предотвращения отражений, LVDS требует применения терминатора в виде простого резистора с расчётным значением сопротивления равным дифференциальному сопротивлению линии распространения. Наиболее часто используется 100 Ом среда и терминатор. Этот резистор заканчивает токовую петлю и предотвращает отражения сигналов, он располагается на конце линии передачи, по возможности на минимальном расстоянии от входа приёмника.
Простота схемы согласования LVDS позволяет лёгкое использование терминатора в большинстве применений.ECL и PECL может потребовать более сложного устройства согласования чем один резистор в LVDS. PECL передатчик обычно требует 220 Ом подтягивающего к земле резистора у каждого выхода передатчика и 100 Ом резистора на входе приёмника.
1.2.6 Максимальная скорость переключения
Вопрос максимальной скорости переключения LVDS интерфейса достаточно сложен и ответ на него зависит от нескольких факторов. Этими факторами являются производительность передатчика и приёмника, полоса пропускания среды распространения и требуемое качество сигнала в применении.
В случае использования LVDS драйвера DS90LV047A скорость ограничена только темпом выдачи ТТЛ данных на вход драйвера.
Устройства формирования канальных сигналов фирмы National Semiconductor ограничивают скорость передачи в процессе формирования группового канального сигнала из множества ТТЛ сигналов путём их последовательной передачи в едином LVDS канале.
Помимо малой рассеиваемой мощности на нагрузке и статического потребляемого тока, LVDS имеет меньшее потребление и благодаря токовому режиму работы схемы передатчика. Эта схема сильно подавляет составляющие тока потребления зависящие от частоты переключения передатчика. Зависимость тока потребления LVDS передатчика от частоты переключения практически постоянна в диапазоне частот от 10МГц до 100 МГц, и для счетверённого передатчика DS90C031132 составляет менее 50 мА.Для сравнения ТТЛ/КМОП передатчик потребляет мощность возрастающую по экспоненциальному закону от частоты.
1.2.8 Конфигурации LVDS
Наиболее часто LVDS передатчик и приёмник используются в конфигурации точка- точка, как показано на рисунке. Однако возможны и другие топологии- конфигурации.
На данном рисунке приведена топология двунаправленной передачи сигнала через витую пару.
Одновременно данные могут передаваться только в одном направлении. Необходимость в двух терминаторах ослабляет сигналы ( и запас по дифференциальным шумам), поэтому данная конфигурация может применяться в случае малых шумов и дальность передачи не превышает 10 метров.
Многоточечная конфигурация объединяет множество приёмников с одним передатчиком. Данная конфигурация встречается в системах распределения информации, а так же в системах с множеством близко расположенных приёмников.
Надо отметить что LVDS технология обеспечиват наивысшее качество стгналов в конфигурации точка-точка, ради которой и создавалась. Но в целом LVDS имеет множество достоинств и может стать очередным важным стандартом передачи данных со скоростями от постоянного тока до сотен мегабит в секунду, на небольшие расстояния до десятков метров.
Оригинальный чипсет National Semiconductor Channel Link конвертирует ТТЛ шину в компактный поток LVDS и обратно.
Достоверно известно что во многих применениях стоимость дополнительных микросхем LVDS значительно ниже стоимости заменяемых ими плат, кабелей и соединителей. Кроме того, отсутствие дополнительных механических деталей упрощает и удешевляет изделие в целом.
1.4.0 Применения LVDS
Высокая производительность и малые мощность / шум / стоимость LVDS расширяют границы её применения взамен традиционных технологий.
1.5.0 Широкий спектр LVDS продукции National Semiconductor
National Semiconductor предлагает LVDS технологии в нескольких формах. Например 5 В микросхемы DS90С032 и 3 В DS90LV047A/048A счетверённые линейные приёмники/передатчики встраивают LVDS технологию в изделия дискретной техники обшего назначения. Эти семейства приёмников/передатчиков содержат так же одиночные и сдвоенные устройства.
Для соединения переносных компьютеров с LCD панелями высокого разрешения, NS предлагает микросхемы шины FPD-Link ( Flat Panel Display Link) и LDI интерфейса ( LVDS Display Interface). Эти изделия обеспечивают широкую полосу пропускания, малую потребляемую мощность, малые геометрические размеры, для мониторов XGA/SXGA/UXGA как переносных ноутбуков так и PC.
Другим наиболее важным применением LVDS является семейство микросхем Channel Link, которые преобразуют 21, 28 или 48 бит ТТЛ данных в 3, 4 или 8 LVDS каналов данных плюс тактовый сигнал. Эти устройства обеспечивают формирование высокоскоростного потока данных ( до 5.4 Gbps) и используются в супербыстродействующих сетевых серверах или маршрутизаторах, или везде где требуются дешёвые, скоростные шины данных. Эти формирователи потоков LVDS везде позволяют экономить затраты на систему за счёт экономии кабелей, соединителей, физических размеров.
Демультиплексеры функционируют непосредственно от потока и не требуют фазовой автоподстройки частоты.
Множество специальных изделий проектируются с использованием технологии LVDS.
Такие микросхемы обеспечивают дополнительную функциональность по сравнению с обычными изделиями. Например, изготавливается специальный тактируемый трансивер с 6 КМОП выходами ( DS92CK16), анонсирован линейный многоточечный переключатель.
Более 75 LVDS изделий предлагает рынку National Semiconductor. Для получения последних новостей и дополнительной информации по технологии LVDS можно посетить специальный сайт: www.national.com/appinfo/lvds/
Изделия LVDS технологии фирмы National Semiconductor изменяют наши представления о скоростях, мощности, шума, и цен в области высокопроизводительной передачи цифровой информации. Поэтому, LVDS не только улучшает существующие достижения но и открывают новые перспективы в развитии цифровой техники.