LVDS（low-voltage differential signaling）即所謂的低壓差分信號，它是一種小振幅差分信號技術，使用非常低的幅度信號（250~450mV）通過一對平行的PCB走線或者平衡電纜進行數據的傳輸，該邏輯是為了用于替代發(fā)射級耦合邏輯（ECL）或者正反射級耦合邏輯（PECL）的低功耗邏輯。其主要的應用場景是高速背板、電纜和板到板數據傳輸和時鐘分配，以及單個PCB內的通信鏈路。

LVDS在兩條平行的差分信號線上流經的電流以及電壓振幅相反，噪聲信號同時耦合到兩條線上，而接收端只關心兩個信號的差值，于是噪聲被抵消。由于兩條信號線周圍的電磁場也相互抵消，所以差分信號傳輸比單線信號傳輸的電磁輻射要小的多。此外，該傳輸標準采用的是電流模式驅動輸出，不會產生振鈴和信號切換所帶來的尖峰信號，具有良好的EMI特性，由于LVDS差分信號技術降低了對噪聲的關注，所以可以采用較低的信號電壓幅度，這個特性非常重要，它使得提高數據傳輸速率和降低功耗成為可能（如下表，對幾種高速接口的速率進行對比），低驅動振幅意味著數據可以更快的翻轉，由于驅動器是恒流源的模式，功耗幾乎不會隨著頻率也改變，而且單路的功耗非常低。

因此，采用這種技術后，只要保證一對平行傳輸線的長度足夠一致，并且在接收端提供良好的端接阻抗，以減小反射信號的產生，就可以提供非常高的數據傳輸速率。

如上圖所示為LVDS的工作原理示意圖，其驅動器由一個恒流源（通常為 3.5mA）驅動一對差分信號線組成。在接收端有一個高的直流輸入阻抗（幾乎不會消耗電流），所以幾乎全部的驅動電流將流經 100Ω的終端電阻在接收器輸入端產生約 350mV 的電壓。當驅動狀態(tài)反轉時，流經電阻的電流方向改變，于是在接收端產生一個有效的"0"或"1"邏輯狀態(tài)。LVDS 技術特點包括：

1、高速傳輸能力，LVDS的傳輸能力最高可以達到2Gbps；

2、低電壓、低功耗，LVDS采用CMOS工藝實現，靜態(tài)功耗比較低；

3、低噪聲輻射；

4、采用差分傳輸模式，有著比較強的抗干擾能力；

LVDS比傳統(tǒng)的單端信號拓撲結構（比如LVTTL/LVCMOS）有許多優(yōu)點，主要優(yōu)點是EMI（電磁干擾）減小，更快的數據速率，更遠的擴展傳輸距離等。

此外，從LVDS的結構原理上分析，一對差分信號線只能進行一個方向的數據傳輸，也就是說LVDS是一種單工通信接口，但是我們常見的接口比如 USB接口也只用了一對差分線，為什么可以雙向傳輸呢？原因很簡單，是因為LVDS使用了兩對驅動器和接收器組合而成，如下圖所示，所以LVDS本質上是一種半雙工通信。

在實際應用過程中，LVDS的TX和RX根據不同的共模、擺幅，有不同的端接方案，甚至需要對接不同的邏輯，比如LVDS邏輯作為TX，CML邏輯為RX，需要設計其端接電路，下面詳細講解LVDS的端接方案。

1、直流耦合

直流耦合比較簡單，在接收端跨接一個100的差分端接電阻即可，該端接電路應該盡量靠近接收器放置，以在接收端產生差分電壓，并且作為匹配傳輸線阻抗，可以減小反射問題。

另一種端接方案如圖2所示。它使用兩個電阻分流端接，并且中間使用一個電容到地的端接方法。該電容器可濾除共模噪聲并有助于抑制傳輸線產生偏差（這可能是由于差分線不匹配或驅動輸出產生偏差）。電容器的值取決于工作頻率，就像把它看作交流分量短路。0.1 μF的電容值對于大多數高數據速率（1 Mbps及更高）已足夠。

2、交流耦合

圖3所示為交流耦合配置下的端接。 請注意：對于交流耦合，需要對傳輸的數據進行直流平衡（例如，使用8b/10b編碼）這是一個很容易被忽視的問題，比如一些LVDS邏輯的serdes，AC耦合時，DC不平衡，會引起傳輸誤碼率變差問題 。

圖3中，接收器輸入端的電阻網絡將DC共?；謴偷?.2 V（假設Vcc = 3.3 V），這處在標準LVDS接收器的輸入共模范圍的中間值。此外，電阻器網絡在接收器的輸入端提供100Ω端接。如果在LVDS接收器中集成了端接電阻，則應選擇更大的電阻值，以免改變接收器輸入端的有效端接電阻。建議的上拉值為10kΩ，下拉值為5.7kΩ。交流耦合電容的值取決于工作頻率，因為它隔離直流分量，但是看起來就像是交流分量短路。0.1 μF的電容值對于高數據速率（1 Mbps及更高）已足夠。

圖 4所示為另一種電路。該電路除偏置電阻網絡外，還使用分流端接和中間加電容到地的方法。該電容器可濾除共模噪聲并有助于減少傳輸線偏差。與圖3中的電路相比，該電路的另一個優(yōu)點是功耗更低。

圖5所示為圖3中電路的另一種變型。其僅使用一對電阻在負輸入端子上提供偏置。正輸入端子還將通過100-Ω端接獲得共模電壓。這種方法的優(yōu)點是減少了零器件的數量。缺點是正負輸入端之間存在一定的偏差。

多支路LVDS端接

在多支路配置中使用LVDS收發(fā)器時，僅需要在最遠接收器的輸入端上端接100ohm匹配電阻，如圖7所示。

在半雙工多點配置中 ，需要在總線兩端進行端接，如圖8所示。不必將端接置于靠近接收器的位置，而是將其置于總線兩端的最遠點。

如果使用諸如全雙工M-LVDS收發(fā)器 ，則使用兩個差分對，每個差分對在連接兩端都需要兩個端接，如圖9所示。

除了上述LVDS對接LVDS之外，LVDS還可以和其它邏輯進行通信，我們將在下一篇文章中詳細講解。