Отображение принципа технологии интерфейса LVDS и подробное введение

После разработки отдела технологических исследований и разработок в Шэньчжэне Хунцзя наша компания освоила зрелую технологию ЖК-экранов LVDS. В настоящее время в серийном производстве находятся 2,6-дюймовые LVDS-экраны с разрешением 800*480 и 7-дюймовые LVDS-экраны с разрешением 1024*600. И 8-дюймовый LVDS и 10,1-дюймовый LVDS. В основном используется в группах клиентов по промышленному контролю и отраслевой настройке.
Технический принцип LVDS и подробное введение
С ростом популярности Интернета среди потребителей становятся все более популярными всевозможные устройства связи, что приводит к резкому увеличению спроса на передачу данных. Кроме того, цифровое телевидение, телевидение высокой четкости и цветное изображение требуют более высокой пропускной способности. Поэтому инженеры-проектировщики систем должны полагаться на аналоговые технологии для проектирования схемотехнических систем и поддержки передачи данных. Низковольтная дифференциальная сигнализация (сокращенно LVDS) — это одна из таких аналоговых технологий, которую инженеры могут использовать для проектирования систем смешанных сигналов. LVDS использует технологию высокоскоростных аналоговых схем, чтобы гарантировать, что медные провода могут поддерживать передачу данных на скорости выше гигабит.
1 Введение в LVDS
LVDS (дифференциальная сигнализация низкого напряжения) — это технология дифференциальных сигналов с малым размахом, которая позволяет передавать сигналы со скоростью несколько сотен Мбит/с по дифференциальным парам печатных плат или симметричным кабелям. Его низковольтная амплитуда и слаботочный выходной сигнал обеспечивают низкий уровень шума и низкое энергопотребление.
На протяжении десятилетий использование источника питания 5 В упрощало интерфейс между логическими схемами различных технологий и производителей. Однако с развитием интегральных схем и потребностью в более высоких скоростях передачи данных низковольтный источник питания стал насущной необходимостью. Снижение напряжения питания не только снижает энергопотребление интегральных схем высокой плотности, но и снижает тепловыделение внутри чипа, что помогает повысить уровень интеграции.
Приемники LVDS могут выдерживать колебания напряжения земли между драйвером и приемником не менее ± 1 В. Поскольку типичное напряжение смещения драйвера LVDS составляет +1,2 В, сумма изменения напряжения земли, напряжения смещения драйвера и незначительного шума представляет собой синфазное напряжение на входе приемника по отношению к заземление приемника. Этот диапазон синфазного режима составляет: +0,2 В~+2,2 В. Рекомендуемый диапазон входного напряжения приемника: 0 В~+2,4 В.
2 Проектирование системы LVDS
Проектирование системы LVDS требует, чтобы разработчик имел опыт проектирования сверхвысокоскоростных одноплатных устройств и понимал теорию дифференциальной передачи сигналов. Спроектировать быстродействующую дифференциальную плату не очень сложно. Ниже будут кратко представлены моменты, на которые следует обратить внимание.
2.1 Печатная плата
(A) Используйте как минимум 4 слоя печатной платы (сверху вниз): сигнальный уровень LVDS, уровень земли, уровень питания, сигнальный уровень TTL;
(B) Изолируйте сигнал TTL и сигнал LVDS друг от друга, в противном случае TTL может быть подключен к линии LVDS, лучше всего поместить сигналы TTL и LVDS на разные уровни, разделенные питанием/землей;
(C) Расположите драйвер и приемник LVDS как можно ближе к концу разъема LVDS;
(D) Используйте распределенные несколько конденсаторов для обхода устройств LVDS, при этом конденсаторы для поверхностного монтажа размещаются рядом с контактами питания/земли;
(E) Слой питания и слой земли должны использовать толстые линии, не используйте правила проводки 50 Ом;
(F) Держите обратный путь заземления печатной платы широким и коротким;
(G) Заземляющие плоскости двух систем должны быть соединены кабелями с использованием медных проводов заземления (обратный провод заземления);
(H) Используйте несколько переходных отверстий (не менее двух) для подключения к плоскости питания (линии) и плоскости заземления (линии), а конденсаторы для поверхностного монтажа можно припаять непосредственно к площадкам переходных отверстий, чтобы уменьшить количество обрывков проводов.
2.2 Провода на плате
(A) И микрополосковая, и полосковая линия имеют хорошие характеристики;
(B) Преимущества микроволновых линий передачи: обычно имеют более высокий дифференциальный импеданс и не требуют дополнительных переходных отверстий;
(C) Полосковая линия обеспечивает лучшее экранирование между сигналами.
2.3 Дифференциальные линии
(A) Используйте линии с контролируемым импедансом, которые соответствуют дифференциальному импедансу и оконечному сопротивлению среды передачи, и размещайте пары дифференциальных линий как можно ближе друг к другу (менее 10 мм) сразу после выхода из интегрированного чипа, что может уменьшить отражения и обеспечить связь. Полученный шум является синфазным шумом;
(B) Согласуйте длины пар дифференциальных линий, чтобы уменьшить искажение сигнала и предотвратить возникновение разности фаз между сигналами электромагнитным излучением;
(C) Не полагайтесь исключительно на функцию автоматической трассировки, а тщательно модифицируйте ее для достижения согласования дифференциальных импедансов и изоляции дифференциальных линий;
(D) Минимизируйте переходные отверстия и другие факторы, вызывающие разрыв линии;
(E) Избегайте трасс под углом 90°, которые приведут к разрыву сопротивления, и вместо этого используйте дуги или изогнутые линии под углом 45°;
(F) В дифференциальной паре расстояние между двумя проводами должно быть как можно короче, чтобы сохранить подавление синфазного сигнала приемника. На печатной плате расстояние между двумя дифференциальными линиями должно быть как можно более постоянным, чтобы избежать разрыва дифференциального импеданса.
2.4 Терминал
(A) Используйте терминальные резисторы для достижения максимального соответствия дифференциальной линии передачи. Значение сопротивления обычно составляет от 90 до 130 Ом, и система также
Этот согласующий резистор необходим для генерации дифференциального напряжения для правильной работы;
(B) Для подключения дифференциальной линии лучше всего использовать резистор для поверхностного монтажа с точностью от 1 до 2%. При необходимости вы также можете использовать два значения сопротивления
Резистор 50 Ом с конденсатором между землей для фильтрации синфазных помех.
2.5 Неиспользуемые контакты
Все неиспользуемые входные контакты приемника LVDS являются плавающими, все неиспользуемые выходные контакты LVDS и TTL являются плавающими, а неиспользуемые входные контакты передачи/драйвера TTL и контакты управления/включения подключены к питанию или земле.
2.6 Выбор среды передачи (кабеля и разъема)
(A) При использовании среды с контролируемым импедансом дифференциальный импеданс составляет около 100 Ом, и не будет большого разрыва импеданса;
(Б) Сбалансированные кабели (например, витые пары) обычно лучше несбалансированных просто потому, что снижают уровень шума и улучшают качество сигнала;
(C) Если длина кабеля менее 0,5 м, большинство кабелей могут работать эффективно. Когда расстояние составляет от 0,5 до 10 м, CAT
3 (Категория 3) Кабели витой пары эффективны, дешевы и их легко купить. Если расстояние превышает 10 м и требуется высокая скорость, рекомендуется использовать витую пару категории 5.