초고속 데이터 전송에 대한 요구가 급격히 증가하는 시대에 엔지니어들은 공통적인 과제를 직면합니다.가장 적합한 LVDS (Low Voltage Differential Signaling) 솔루션을 선택하는 방법고속 데이터 전송을 위해 낮은 진폭의 차분 신호를 이용하는 일련 인터페이스 기술로LVDS는 오랫동안 노트북 컴퓨터와 디지털 텔레비전과 같은 장치에서 논리판과 LCD 패널을 연결하는 데 사용되었습니다.그러나 그 응용은 이러한 영역을 훨씬 뛰어넘습니다.
특유의 성능으로 LVDS는 수많은 고속 일련 통신 기술의 기초가 되었습니다.엄격한 데이터 전송 요구 사항이있는 분야에서 중요한 역할을 수행합니다.이 기사에서는 LVDS 기술의 핵심 원리를 분석하고 실제 응용 사례를 통해 엔지니어에게 포괄적인 제품 선택 가이드를 제공합니다.
LVDS 기술의 본질은 3.5mA 일정한 전류 소스를 사용하여 350mV의 진폭으로 낮은 전압의 차차 신호를 생성하는 데 있습니다.이차 전송 특성은 LVDS가 공통 모드 소음을 효과적으로 억제하고 전자기 간섭 (EMI) 을 줄일 수 있도록 합니다., 고속, 신뢰할 수있는 데이터 전송을 촉진합니다. ANSI, EIA 및 TIA 표준에 따르면, LVDS는 이론적으로 최대 전송 속도를 655Mbps까지 지원합니다. 그러나,신중한 디자인 최적화, 실용적인 응용 프로그램은 1Gbps를 초과하는 속도를 달성 할 수 있습니다.
LVDS 의 응용 분야 는 수많은 산업 분야 에 걸쳐 있다. 노트북 컴퓨터 와 디지털 텔레비전 을 넘어 이 기술 은 산업 자동화, 의료 장비, 자동차 전자제품 등 에 광범위 하게 적용 되고 있다..산업 자동화에서 LVDS는 센서, 컨트롤러 및 액추에이터 간의 고속 실시간 데이터 교환을 촉진합니다.의료기기 는 엄격 한 품질 요구 사항 을 충족 하는 고 해상도 의 의료 영상 을 전송 하기 위해 LVDS 를 사용 합니다자동차 시스템은 카메라, 디스플레이 및 제어 단위를 연결하기 위해 LVDS를 사용하며 고급 운전자 보조 시스템 (ADAS) 을 가능하게합니다.
LVDS와 관련된 제품을 더 잘 이해하기 위해, 우리는 세 가지 주요 그룹으로 분류 할 수 있습니다.
이 구성 요소들은 주로 TTL/CMOS 신호와 LVDS 신호를 변환하여 전송 거리를 확장하고 데이터 속도를 증가시킵니다.LVDS 드라이버는 TTL/CMOS 신호를 차분 케이블 전송을 위한 LVDS 신호로 변환합니다., 수신기는 LVDS 신호를 TTL/CMOS로 변환하여 후속 회로 처리를 한다.
이 장치들은 LVDS 신호 품질을 향상시키고 노이즈 면역을 향상시킵니다. 전송 중에 LVDS 신호는 케이블 손실 및 임피던스 불일치와 같은 요인으로부터 손상될 수 있습니다.약화와 왜곡을 초래합니다.신호 컨디셔너는 이러한 효과를 보완하기 위해 사전 강조, 비 강조 및 평등화와 같은 기술을 사용하여 전송 거리를 확장하고 데이터 속도를 높입니다.
이 구성 요소들은 병렬 데이터 형식과 일련 데이터 형식 사이에서 변환하여 케이블 요구 사항을 줄이고 시스템 비용을 줄입니다.LVDS SERDES는 병렬 데이터를 차차 전송을 위한 일련의 LVDS 신호로 변환합니다, 수신자 측의 SERDES는 연속 신호를 병렬 형식으로 변환합니다.
가장 기초적인 LVDS 제품으로서, 드라이버와 수신기는 TTL/CMOS 레벨 신호를 LVDS 형식으로 변환함으로써 더 긴 거리와 더 빠른 전송을 가능하게 한다.전송 끝에서 LVDS 드라이버와 목적지에서 수신기를 구현, 이차 전송 라인과 결합하여 확장된 TTL/CMOS 신호 전송을 촉진합니다.
LVDS 드라이버/ 수신기를 선택하는 주요 매개 변수는 다음을 포함한다.
병렬 다비트 TTL/CMOS 신호 전송을 위해 여러 LVDS 드라이버를 사용할 때, 엔지니어들은 드라이버 사이의 타이밍 편향을 고려해야합니다. 일반적으로,동일한 모델의 LVDS 드라이버는 동일한 조건에서 최대 장치 간 기울기가 1ns입니다., 일반적으로 60MHz 또는 80MHz TTL/CMOS 신호에 문제를 일으키지 않습니다.
더 발전된 LVDS 구성 요소로서, 신호 컨디셔너는 신호 품질과 노이즈 면역을 향상시키기 위해 사전 강조, 비 강조 및 평등 기술을 사용합니다.따라서 전송 거리를 늘리고 데이터 속도를 증가이 장치들은 FPGA, ASIC, DSP 및 외부 회로 사이의 연결, 그리고 고속 백플레인 상호 연결에서 응용을 찾습니다.
고속 데이터 전송에서 케이블 손실과 임피던스 불일치로 인해 신호 품질이 저하 될 수 있습니다.이것은 특히 pseudo-LVDS 신호를 출력하는 비용 효율적인 FPGA를 사용할 때 분명합니다 (동속 출처 없이)신호 컨디셔너는 이러한 시나리오에서 파동 형태 품질을 효과적으로 개선하여 더 큰 눈 다이어그램 개척을 제공합니다.
주요 신호 조건화 기술은 다음과 같습니다.
신호 컨디셔너를 선택할 때 엔지니어들은 다음을 평가해야 합니다.
LVDS는 고속 데이터 전송에서 여전히 유력하지만, 증가하는 데이터 속도 요구 사항은 특정 한계를 보여줍니다. 기술의 작은 전압 스윙은 상대적으로 약한 소음 면역을 제공합니다.그리고 그 좁은 공통 모드 전압 범위는 더 엄격한 시스템 설계 요구 사항을 부과합니다.더 높은 데이터 속도에서 이러한 과제를 해결하기 위해 일부 제조업체는 현재 모드 로직 (CML) 기술을 채택했습니다.
CML의 전류 전환 아키텍처는 더 높은 전환 속도와 낮은 전력 소비를 제공합니다.CML는 향상 된 소음 면역과 시스템 설계 제약을 완화하는 더 넓은 공통 모드 전압 범위를 제공합니다.현재 6Gbps에서 10Gbps 이상 데이터 속도를 지원하는 CML은 특정 고속 애플리케이션에서 LVDS를 점차 대체하고 있습니다.
성숙한 고속 데이터 전송 기술로서, LVDS는 수많은 산업에서 광범위한 채택을 유지하고 있습니다. 제품 선택은 채널 수를 신중하게 고려해야합니다.전송 속도CML 기술은 더 높은 데이터 속도를 요구하는 애플리케이션을 위해 실행 가능한 대안을 제시합니다. 이러한 기술이 계속 발전함에 따라,그들은 의심의 여지없이 새로운 응용 프로그램을 가능하게하고 정보 기술의 추가 발전을 촉진 할 것입니다..
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