由于技术的集成度与日俱增,而电子系统也日趋复杂,因此我们更逼切地需要寻求一个可以大量传送数据的可靠方法。无论数据的传送是在芯片之间、电路板之间,还是在机架之间,低电压差分信号传输 (LVDS) 技术都是极受欢迎的解决方案,适合许多不同的应用。

符合 LVDS 标准
　　LVDS（ANSI/TIA/EIA-644-A） 标准在1995年制定及采纳。这种技术具有很多优点。LVDS芯片一般可采用3.5mA电源所提供的电流模式驱动器输出,以驱动设有100Ω终端电阻的差分线路,为接收器提供约350mV的电压。

　　一般来说,1.2 V补偿电压会产生 ±350mV的电压摆幅。由于LVDS采用差分线路,因此媒体所产生的磁场可以互相抵消,有助抑制噪声的产生。LVDS 技术也采用电流模式驱动器,因此产生振铃振荡或开关尖峰信号的机会也较低。此外,差分接收器可以抑制外部电源产生的共模噪声,有助进一步提高LVDS 的性能。

　　卓越的抑制噪声能力是系统必要的功能之一,有助保持及检测低电压摆幅。在低电压摆幅与受控边缘速率的支持下,数据传输率可高达100 Mbps至1 Gbps 以上。

　　由于低电压摆幅较小,而供电电流也较低,因此负载的功耗也较少：3.5mA×350mV = 1.2mW。此外,这个设计还有其他的优点,例如,只要提高数据传输率,系统便可以采用更小的总线,而电缆及连接器也可进一步缩小。

　　美国国家半导体、STMicroelectronics、Fairchild 及 Pericom 等半导体厂商纷纷推出各式各样的驱动器及接收器,可见 LVDS 是业界普遍采用的标准。此外,像 Xilinx 与 Altera 等 FPGA 厂商以及特殊应用集成电路供应商如 LSI 都采用 LVDS 输入/输出芯片开发新产品。这些厂商的产品适用于各种不同的应用方案,其中包括点对点数据传送、Multidrop 或 Multipoint 总线结构、串联及解串、数据的交换及分配。

信号传送
　　许多简单的驱动器及接收器都可将 LVDS 信号由系统的某一点传送至另一点。有几家公司的驱动器及接收器芯片采用单、双、4、8,以至16 个输入及/或输出的配置,能以超过 600 Mbps 的速度传送 LVDS 信号。

　　利用 LVDS 链路传送信号时,若先将信号电平进行简单的转换,也可传送晶体管晶体管逻辑 (TTL)、互补金属氧化半导体 (CMOS) 或 LVPECL 等低速信号。事实上,许多驱动器芯片都可直接在输入端口接收 TTL/CMOS 或 LVDS 电平信号。其他驱动器则可接收 LVPECL 或 LVDS 输入,然后再将电平转换。

串联/解串功能
　　目前已有多款串联器芯片可将较慢的平行总线串联一起,以便提高数据传输速度。这个设计可将总线带宽大幅缩小,有助降低系统成本。

　　即使单以缩小总线体积计,将数据串联一起也有其好处。例如,异步传输模式交换系统采用的较大型总线如通用测试及运作物理接口 (UTOPIA) 便属于较为昂贵的应用方案。

　　美国国家半导体的 DS92UT16 LVDS桥接器利用LVDS的高速传送功能将 UTOPIA 总线串联为两对差分总线,每一方向一对。工程师只要采用这款桥接器,便可选择UTOPIA Level 2异步传输模式层 (主控) 或物理层 (从属)。总线LVDS技术可以支持多站式配置,使工程师可以利用16m长的电缆将UTOPIA总线分配给多个桥接式接收器共用(参看附图)。

底板/多点结构
　　LVDS 也适用于底板或多点结构,这是 LVDS 的另一受欢迎应用方案,尤其广泛用于电信系统之中。这些系统采用特别的设计,确保几个收发器可插入同一底板内。这类系统可以采用单向或双向的配置。若采用单向的配置,几张从属卡可接收来自同一主控卡的信息;若采用双向的配置,所有卡都可互相进行通信。对于这些应用方案来说,采用的元件一般都需要较高的输出电流,以便可以驱动双终端差分线路。

　　此外,美国国家半导体与德州仪器最近携手合作,成功开发一种多点 LVDS (M-LVDS,TIA/EIA-899) 技术。这是一个双向的标准,规定必须采用可支持高达32个节点及500 Mbps数据传输率的双终端底板。预计这些元件将会在今年内推出。

　　以电信等应用方案来说,很多时候若能在系统内互相传送或交换信号,其成效会更为理想。美国国家半导体已成功开发交叉点开关,确保系统设计工程师可以将LVDS信号多路转换、多路分解、重覆或分割。

　　若定时容差 (timing margin) 较少,例如高速系统便有这个情况,一般来说电路上所传送的时钟信号必须一致而准确。系统若加设 LVDS 时钟中继器,便可将失真及电磁干扰减至最低,以免干扰电路板上的重要数据信号。

　　目前部分厂商正为LVDS产品添加系统内测试的功能,例如IEEE 1149.1 边界扫描 (JTAG) 及按速度执行的内部自测功能 (BIST)。JTAG功能可检查安装过程是否正确以及电路板的互连电路是否畅通无阻,以确保系统的完整性。