lvds 인터페이스가 무엇인가요?

LVDS란 무엇인가요? 오늘날의 LCD 화면은 일반적으로 LVDS 인터페이스를 사용하는데 LVDS란 무엇입니까? LVDS(Low Voltage Differential Signaling)는 저전압 차동 신호 전송으로 오늘날의 고성능 데이터 전송 애플리케이션에 적합한 신기술입니다. 또한 2V만큼 낮은 시스템 공급 전압을 가능하게 하므로 미래 애플리케이션에도 적합합니다. 이 기술은 ANSI/TIA/EIA-644 LVDS 인터페이스 표준을 기반으로 합니다. LVDS 기술은 330mV 저전압 차동 신호(250mV MIN 및 450mV MAX)와 빠른 전환 시간이 특징입니다. 이를 통해 제품은 100Mbps에서 1Gbps 이상의 높은 데이터 속도를 달성할 수 있습니다. 또한 이 저전압 스윙은 차동 전송의 이점을 제공하는 동시에 전력 손실을 줄입니다. LVDS 기술은 단순한 라인 드라이버 및 수신기 물리 계층 장치는 물론 보다 복잡한 인터페이스 통신 칩셋에 사용됩니다. 채널 링크 칩셋은 느린 TTL 신호 라인을 다중화 및 역다중화하여 좁은 고속, 저전력 LVDS 인터페이스를 제공합니다. 이러한 칩셋은 시스템 케이블 및 커넥터 비용을 크게 절감할 수 있으며 커넥터 설치 공간에 필요한 물리적 공간을 줄일 수 있습니다. LVDS 솔루션은 설계자에게 고속 I/O 인터페이스 문제를 해결하기 위한 새로운 옵션을 제공합니다. LVDS는 현재와 미래의 고대역폭 데이터 전송 애플리케이션을 위한 기가비트당 밀리와트 솔루션을 제공합니다. BLVDS(고급 버스 LVDS)는 LVDS를 기반으로 개발되었습니다. BLVDS(버스 LVDS)는 특히 다중 포인트 케이블 또는 백플레인 애플리케이션을 구현하는 데 사용되는 LVDS 기술을 기반으로 하는 새로운 버스 인터페이스 회로 시리즈입니다. 다중 지점 애플리케이션에 필요한 이중 전송을 처리하기 위해 향상된 구동 전류를 제공한다는 점에서 표준 LVDS와 다릅니다. BLVDS는 빠른 전환 시간과 함께 약 250mV의 저전압 차동 신호를 제공합니다. 이를 통해 제품은 100Mbps에서 1Gbps 이상의 높은 데이터 전송 속도를 달성할 수 있습니다. 또한, 저전압 스윙으로 전력 소모를 줄이고 소음을 최소화합니다. 차동 데이터 전송 구성은 활성 버스 및 핫스왑 가능 장치의 +/-1V 전체 모드 범위를 제공합니다. BLVDS 제품은 모든 버스 구성에 최적화된 인터페이스 장치를 제공하기 위해 두 가지 유형으로 제공됩니다. 두 제품군은 라인 드라이버와 수신기, 직렬 변환기/직렬 변환기 칩셋입니다. 버스 LVDS는 고속 버스 설계에서 직면한 많은 과제를 해결할 수 있습니다. BLVDS에는 특수 터미널 풀업 레일이 필요하지 않습니다. 능동형 터미널 장치가 필요하지 않고, 공통 전원 레일(3.3V 또는 5V)을 활용하고, 간단한 터미널 구성을 채택하고, 인터페이스 장치의 전력 소비를 최소화하고, 소음이 거의 발생하지 않으며, 핫스왑 가능한 서비스 카드와 100Mbps를 지원합니다. 과부하된 멀티드롭 버스를 구동하는 것입니다. 버스 LVDS 제품은 설계자에게 고속 다중 포인트 버스 인터페이스 문제를 해결할 수 있는 새로운 옵션을 제공합니다. 첨부: Abstract: 이 기사에서는 LVDS(저전압 차동 신호) 기술의 원리와 응용을 소개하고, 단일 보드 및 시스템 설계에 LVDS를 적용할 때 배선 기술에 대해 논의합니다. 키워드: LVDS PCB 설계 1 LVDS 소개 LVDS(저전압 차동 신호)는 저전압 차동 신호 기술로, 차동 PCB 라인 쌍 또는 평형 케이블에서 수백 Mbps의 속도로 신호를 전송할 수 있습니다. 저전류 구동 출력으로 저잡음, 저전력 소비를 실현합니다. 수십 년 동안 5V 전원 공급 장치를 사용하면 다양한 기술과 공급업체 논리 회로 간의 인터페이스가 단순화되었습니다. 그러나 집적 회로의 개발과 더 높은 데이터 속도에 대한 요구로 인해 저전압 전원 공급 장치가 시급히 필요해졌습니다. 공급 전압을 줄이면 고밀도 집적 회로의 전력 소비가 줄어들 뿐만 아니라 칩 내부의 열 방출도 줄어들어 집적도가 높아지는 데 도움이 됩니다. 공급 전압과 논리 전압 스윙을 줄이는 좋은 예는 저전압 차동 신호(LVDS)입니다. LVDS 물리적 인터페이스는 1.2V 바이어스를 사용하여 400mV 스윙의 신호를 제공합니다(차동 신호를 사용하는 이유는 잡음이 한 쌍의 차동 라인에서 최대 모드로 결합되고 잡음을 제거하기 위해 수신기에서 감산되기 때문입니다) ) . LVDS 드라이버 및 수신기는 특정 공급 전압에 의존하지 않으므로 성능이 변하지 않은 저전압 전원 시스템으로 쉽게 마이그레이션할 수 있습니다. 비교를 위해 ECL 및 PECL 기술은 공급 전압에 따라 달라지며 ECL에는 음의 공급 전압이 필요하고 PECL은 양의 공급 전압 버스 전압 값(Vcc)을 나타냅니다. GLVDS는 아직 표준이 결정되지 않은 개발 중인 신기술로 500mV의 공급 전압을 사용하여 250mV의 신호 스윙을 제공할 수 있습니다. 다양한 저전압 로직 신호에 대한 차동 전압 스윙이 그림 1에 나와 있습니다. LVDS는 두 가지 표준으로 정의됩니다.

주로 SCI(Scalable Coherent Interface)를 위한 IEEE P1596.3(1996년 3월 채택)은 LVDS의 전기적 특성을 정의하고 SCI 프로토콜에서 패킷 교환 중 인코딩을 정의합니다(1995년 통과). 11월)에서는 주로 LVDS의 전기적 특성을 정의하고, 왜곡이 없는 매체에서 최대 속도 655Mbps, 이론상 한계 속도 1.823Gbps를 권장합니다. 특성은 물리적 매체와 독립적인 두 표준에 모두 지정되어 있습니다. 즉, 매체가 지정된 잡음 여유와 스큐 허용 범위 내에서 수신기에 신호를 보내는 한 인터페이스가 작동한다는 의미입니다. LVDS는 많은 장점을 가지고 있습니다: ① 쉬운 터미널 적응, ② 낮은 전력 소모, ③ 신뢰성을 보장하는 안전 기능, ⑤ 고속 전송. 이러한 특성으로 인해 LVDS는 컴퓨터, 통신 장비, 가전 제품 등에 널리 사용됩니다. 그림 2는 단순 모드인 일반적인 LVDS 인터페이스를 보여줍니다. 필요한 경우 반이중 및 다중 지점 구성도 사용할 수 있지만 일반적으로 잡음이 적고 거리가 짧은 경우에 적합합니다. 각 지점 간 연결 차동 쌍은 드라이버, 상호 연결 및 수신기로 구성됩니다. 드라이버와 수신기는 주로 TTL 신호와 LVDS 신호 간의 변환을 완료합니다. 상호 연결은 케이블, PCB의 차동 와이어 쌍 및 일치하는 저항기로 구성됩니다. LVDS 드라이버는 차동 쌍(보통 3.5mA)을 구동하는 전류 소스로 구성됩니다. LVDS 수신기는 입력 임피던스가 높으므로 대부분의 드라이버 출력 전류는 100Ω 매칭 저항을 통해 흐르고 수신기 입력 A를 통과합니다. 단자에는 약 350mA의 전압이 생성됩니다. 드라이버가 뒤집히면 저항기를 통해 흐르는 전류의 방향이 바뀌므로 유효한 논리 "1"과 논리 "0" 상태가 생성됩니다. 저스윙 구동 신호를 통해 고속 동작 및 소비 전력 절감이 가능하며, 차동 신호를 통해 적절한 노이즈 마진을 갖춘 저전압 스윙을 구현하고 소비 전력을 대폭 절감합니다. 전력이 크게 감소하면 단일 집적 회로에 여러 인터페이스 드라이버와 수신기를 통합할 수 있습니다. 이는 PCB 보드 성능을 향상시키고 비용을 절감합니다. 사용되는 LVDS 전송 매체가 PCB 전선 쌍인지 케이블인지에 관계없이 미디어 단자에서 신호 반사를 방지하고 전자기 간섭을 줄이기 위한 조치를 취해야 합니다. LVDS는 매체와 일치하는 종단 저항기(100±20Ω)를 사용해야 합니다. 이 저항기는 순환 신호를 종단하며 수신기 입력에 최대한 가깝게 배치해야 합니다. LVDS 드라이버는 10m를 초과하는 거리에서 155.5Mbps를 초과하는 속도로 연선을 구동할 수 있습니다. 속도에 대한 실제 제한은 다음과 같습니다. ① 드라이브로 전송되는 TTL 데이터의 속도 ② 미디어의 대역폭 성능. 일반적으로 드라이버 측에는 멀티플렉서를 사용하고 수신기 측에는 디멀티플렉서를 사용하여 여러 TTL 채널과 하나의 LVDS 채널의 다중화 변환을 구현하여 신호 속도를 높이고 전력 소비를 줄입니다. 또한 전송 미디어와 인터페이스의 수를 줄여 장치 복잡성을 줄입니다. LVDS 수신기는 드라이버와 수신기 접지 사이에서 최소 ±1V의 전압 변화를 견딜 수 있습니다. LVDS 드라이버의 일반적인 바이어스 전압은 +1.2V이므로 접지 전압 변화, 드라이버 바이어스 전압 및 약한 결합 잡음의 합으로 인해 수신기 접지에 비해 수신기 입력에서 최대 아날로그 전압이 발생합니다. 이 *** 모드의 범위는: +0.2V~+2.2V입니다. 수신기의 권장 입력 전압 범위는 0V ~ + 2.4V입니다. 2 LVDS 시스템 설계 LVDS 시스템을 설계하려면 설계자는 초고속 단일 보드 설계 경험과 차동 신호 이론에 대한 이해가 필요합니다. 고속 차동보드를 설계하는 것은 그리 어렵지 않으며, 다음과 같은 사항을 간략하게 소개한다. 2.1 PCB 보드 (A) PCB 보드의 최소 4개 레이어(상단에서 하단까지) 사용: LVDS 신호 레이어, 접지 레이어, 전원 레이어, TTL 신호 레이어 (B) TTL 신호와 LVDS 신호를 서로 분리하고, 그렇지 않으면 TTL LVDS 라인에서는 TTL 및 LVDS 신호를 전원/접지 평면으로 분리된 서로 다른 레이어에 배치하는 것이 가장 좋습니다. (C) LVDS 드라이버와 수신기를 커넥터의 LVDS 끝 부분에 최대한 가깝게 유지합니다. 분산 멀티플렉서 사용 커패시터를 사용하여 LVDS 장치를 우회하고 표면 실장 커패시터를 전원/접지 레이어 핀에 가깝게 배치합니다. (E) 전원 레이어와 접지 레이어에 두꺼운 와이어를 사용하고 50Ω 배선 규칙을 사용하지 않습니다. F) PCB 접지 레이어 리턴 경로를 넓고 짧게 유지하십시오. (G) 두 시스템의 접지 레이어를 연결하려면 접지 리턴 구리 와이어(gu9ound 리턴 와이어)를 사용하는 케이블을 사용해야 합니다. (H) 다중 비아(최소 2개)를 사용하십시오. ) 전원 레이어(와이어)와 접지 레이어(와이어)에 연결하기 위해 표면 실장 커패시터를 비아 패드에 직접 납땜하여 와이어 헤더를 줄일 수 있습니다. 2.2 보드의 전선 (A) 마이크로스트립과 스트립라인은 성능이 좋습니다. (B) 마이크로파 전송 라인의 장점: 일반적으로 차동 임피던스가 더 높고 추가 비아가 필요하지 않습니다. (C) 스트립라인은 신호 간 차폐를 더 잘합니다.

2.3 차동 라인(A)은 전송 매체의 차동 임피던스와 종단 저항을 일치시키는 제어된 임피던스 라인을 사용하고 통합 칩을 떠난 직후 차동 라인 쌍을 서로 최대한 가깝게(거리 10mm 미만) 만듭니다. 반사를 줄일 수 있으며 결합된 잡음이 ***모드 잡음임을 보장할 수 있습니다. (B) 신호 왜곡을 줄이고 신호 간의 위상 차이가 전자기 방사를 유발하는 것을 방지하기 위해 차동 라인 쌍의 길이를 일치시킵니다. 자동 라우팅 기능에만 적용되지만 차동 임피던스 매칭 및 차동 라인 절연을 달성하기 위해 신중하게 수정해야 합니다. (D) 라인 불연속성을 유발할 수 있는 비아 및 기타 요소를 최소화합니다. (E) 저항 불연속 라인을 유발할 수 있는 90° 경로를 피합니다. , 대신 호 또는 45° 파선을 사용하십시오. (F) 차동 라인 쌍 내에서 두 라인 사이의 거리는 수신기의 최대 모드 억제 기능을 유지하기 위해 가능한 한 짧아야 합니다. 인쇄 기판에서 두 개의 차동 라인 사이의 거리는 차동 임피던스의 불연속성을 피하기 위해 가능한 한 일정해야 합니다. 2.4 단자(A) 차동 전송 라인의 최대 정합을 달성하려면 저항 값이 일반적으로 90~130Ω입니다. 시스템에서는 정상적인 작동 차동 전압(B)을 생성하는 데에도 이 단자 저항기가 필요합니다. 1~2%의 정밀도를 사용하려면 차동 라인에 저항기를 연결하고, 각각 50Ω 저항을 갖는 두 개의 저항기를 사용하고 중간에 접지에 커패시터를 연결하여 필터링할 수도 있습니다 *** 모드 소음. 2.5 사용되지 않은 핀 사용되지 않은 모든 LVDS 수신기 입력 핀은 플로팅 상태로 유지되고, 사용되지 않은 모든 LVDS 및 TTL 출력 핀은 플로팅 상태로 유지되며, 사용되지 않은 TTL 전송/드라이버 입력 및 제어/활성화 핀은 전원 또는 접지에 연결됩니다. 2.6 미디어(케이블 및 커넥터) 선택 (A) 큰 임피던스 불연속성을 발생시키지 않는 차동 임피던스가 약 100Ω인 제어된 임피던스 미디어를 사용합니다. (B) 노이즈를 줄이고 신호 품질을 향상시키는 측면에서만 케이블(예: (C) 케이블 길이가 0.5m 미만인 경우 대부분의 케이블이 효과적으로 작동할 수 있습니다. 거리가 0.5m~10m인 경우 CAT 3(범주 3) 이중 연선 케이블입니다. 효과적이고 저렴하며 구입하기 쉽습니다. 거리가 10m 이상이고 고속이 필요한 경우 CAT 5 연선 케이블을 사용하는 것이 좋습니다. 2.7 잡음이 많은 환경에서 신뢰성을 향상시키는 설계 LVDS 수신기는 수신기 입력이 플로팅 상태로 유지되고 수신기 입력이 단락되고 수신기 입력이 일치될 때 출력 신뢰성을 보호하기 위해 내부 신뢰성 회로를 제공합니다. 그러나 드라이버가 3상 상태이거나 수신기의 케이블이 드라이버에 연결되지 않은 경우 잡음이 많은 환경에서는 신뢰성을 보장하지 않습니다. 이 경우 케이블은 플로팅 안테나가 되며, 케이블에 유도된 잡음이 LVDS의 내부 신뢰성 회로의 허용 오차를 초과하면 수신기가 전환되거나 진동합니다. 이런 경우에는 밸런스 케이블이나 쉴드 케이블을 사용하는 것이 좋습니다. 또한 그림 3과 같이 잡음 마진을 개선하기 위해 외부 저항기를 추가할 수도 있습니다. 그림에서 R1과 R3은 잡음 허용 오차(R2≒100Ω)를 개선하는 데 사용되는 옵션 외부 저항입니다. 물론 칩에 내장된 LVDS 트랜시버를 사용하는 경우 일반적으로 트랜시버의 작동 여부를 제어하는 ​​메커니즘이 있으므로 이러한 정지는 시스템에 영향을 미치지 않습니다. 3 응용 사례 LVDS 기술은 현재 고속 시스템에서 널리 사용되고 있습니다. 이 기사에서는 구체적인 연결 방법을 볼 수 있는 간단한 예를 제공합니다. 캐나다 회사 PMC의 DSLAM(Digital Subscriber Line Access Module) 솔루션에서는 LVDS 기술을 사용하여 지점 간 단일 보드 상호 연결을 구현합니다. 시스템 구조는 확장성이 매우 우수하고 라인 카드에서 높은 통합을 달성할 수 있습니다. 비즈니스 분산화 요구 사항, 제어 중앙 집중화로 인해 발생하는 대량의 비즈니스 데이터 및 제어 흐름 통신 요구 사항을 완벽하게 충족합니다. 그림 4는 이 시스템에서 라인 카드와 라인 카드 사이, 라인 카드와 백플레인 사이의 배선 상황을 설명합니다. 이들은 모두 단순 모드를 사용하므로 양방향 통신을 위해서는 두 쌍의 라인이 필요합니다. 그림은 위에서 아래까지 세 가지 다른 연결 방법을 보여줍니다. 해당 연결 칩이 있고, 랙을 교차할 때 터미널 매칭이 이루어지며, 랙이 동일한 레이어에 있을 때 터미널 매칭이 달성됩니다.

수신 측에서 변압기를 직렬로 연결하면 간섭을 줄이고 LVDS 드라이버와 수신기 사이의 큰 접지 전위차의 영향을 피할 수 있습니다.