Введение. 
Характеристика технологии передачи информации дифференциальными сигналами малых напряжений

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.

Сегодня популярность дифференциального метода передачи с использованием сигналов низкого уровня (Low-Voltage Differential Signaling — LVDS) постоянно растет. Объясняется это достаточно просто: высокая скорость передачи при малых энергозатратах. Кроме того, компонентам LVDS-интерфейса присущи и такие достоинства, как возможность работы при низком напряжении питания, малые шумы, высокая помехоустойчивость, надежная передача сигналов и, наконец, пригодность этих усторойств к интеграции. Вот почему схемы LVDS-интерфейса находят спрос в любом секторе рынка, где требуются изделия с высоким быстродействием.

Совершенствование этой технологии позволило поддержать многоточечную шину и еще более снизить напряжение. Сегодня конструкторы систем могут выбирать как обычные LVDS-микросхемы, так и LVDS со скоростной многоточечной шинной архитектурой (Bus LVDS или LVDSM), а также микросхемы многоточечного полнодуплексного обмена информацией (Multipoint-LVDS — M-LVDS)*. Эти варианты LVDS-технологии достаточно часто применяются в одной системе. Правомерно ли такое сосуществование? Какие характеристики должны учитывать проектировщики, пытающиеся смешивать эти похожие, но, тем не менее, отличающиеся друг от друга LVDS-устройства?

По мере роста нашей зависимости от услуг цифровой техники увеличивается и объем обмена информацией, а требования к расширению полосы пропускания постоянно обгоняют выделяемые для связи диапазоны. Характеристики традиционных шинных иерархических структур совместного пользования и средств подключения, предложенных еще в 70-е годы прошлого столетия для быстродействующих ПК и встроенных систем связи, достигли предельных возможностей. И это несмотря на постоянное совершенствование полупроводниковых приборов. Следовательно, проблема не только в характеристиках компонентов, а и в ограничениях пропускной способности систем, — как старших, так и средних, и младших моделей.

Многие ведущие компании в стремлении решить эту проблему расширяют полосу пропускания за счет перехода к многоточечному формату и оптимизируют пропускную способность узлов сети. Но это не единственный путь решения проблемы. Появились и постоянно совершенствуются альтернативные решения, различие между которыми зачастую стираются. К таким решениям и относится LVDS-технология, предложенная компанией National Semiconductor еще в 1994 году. LVDS означает передачу информации дифференциальными сигналами малых напряжений (до 350 мВ) по двум линиям печатной платы или сбалансированному кабелю. Основные компоненты LVDS-интерфейса — источник тока (драйвер шины) номиналом 3,5 мА, нагруженный на линию передачи дифференциального сигнала сопротивлением 100 Ом, и приемник.

Поскольку входной импеданс приемника большой, для предотвращения отражений параллельно его входу включается 100-Ом резистор-терминатор, падение напряжения на котором при протекании тока линии составляет 350 мВ. В сравнении с обычными однопроводными системами дифференциальный метод благодаря ослаблению синфазного сигнала обеспечивает лучшую помехоустойчивость и, соответственно, работу при меньших значениях напряжения, меньшую потребляемую мощность, меньшую чувствительность к электромагнитным помехам и большую скорость передачи. К техническим ограничениям этой технологии относятся время установления сигнала передатчика, среда распространения сигнала и качество сигнала, которые зависят от системы, в которой эта технология применяется.