ブログ について 高速データ転送のためのLVDSを選択するためのガイド

高速データ転送の需要が急増する時代に エンジニアは共通の課題に直面しています最適なLVDS (Low Voltage Differential Signaling) ソリューションを選択する方法低振幅の差異信号を活用した シリアルインターフェース技術として 高速データ転送のためにLVDS は,ロジック ボード と LCD パネル を 接続 する ため に,ノートPC や デジタル テレビ の よう な デバイス に 長年 採用 さ れ て き まし た.しかし,その応用はこれらの領域をはるかに超えています.

特殊な性能特性により,LVDSは多くの高速シリアル通信技術の基盤となりました.厳格なデータ送信要件のある分野において重要な役割を果たすこの記事では,LVDS技術の基本原理を分析し,実用的な応用例を通じて技術者に包括的な製品選択ガイドを提供します.

LVDS技術の本質は,低電圧の差分信号を低電圧350mVの振幅で生成するために3.5mAの恒常電流源を使用することにある.差異性トランスミッション特性により,LVDSは普通モードのノイズを効果的に抑制し,電磁気干渉 (EMI) を減らすことができる.,高速で信頼性の高いデータ送信を容易にする. ANSI,EIA,TIA規格によると,LVDSは理論上最大655Mbpsまでの送信速度をサポートする.しかし,デザインの最適化も1Gbpsを超える速度を達成できる.

LVDS の 応用 は,数多くの 産業 に 及ぶ.この テクノロジー は,ノートPC や デジタル テレビ を除き,工業 自動 化,医療 機器,自動車 電子 機器 に 広く 応用 さ れ て い ます..産業自動化において,LVDSはセンサー,コントローラ,アクチュエータ間の高速でリアルタイムなデータ交換を可能にします.医療機器 は,厳格 な 品質 要求 に 応える 高 解像度 の 医療 画像 を 送信 する ため,LVDS を 使っ て い ます自動車システムでは,LVDSを使用してカメラ,ディスプレイ,制御ユニットを接続し,高度なドライバーアシスタントシステム (ADAS) を可能にします.

LVDSに関連する製品をよりよく理解するために,それらを3つの主要なグループに分類することができます.

これらのコンポーネントは主にTTL/CMOS信号とLVDS信号を変換し,送信距離を延長し,データ速度を増加させる.LVDSドライバは,TCL/CMOS信号をLVDS信号に変換し,差分ケーブル送信を行う受信機は LVDS信号をTTL/CMOSに変換し,その後回路処理を行う.

これらのデバイスは,LVDS信号の質を向上させ,ノイズ抵抗性を向上させる.送信中に,LVDS信号は,ケーブル損失やインピーダンスの不一致などの要因により劣化を受けることがあります.弱さや歪みを引き起こすシグナルコンディショナーは,これらの効果を補償するために,前強調,脱強調,同等化などの技術を使用し,送信距離を延長し,データ速度を高めます.

これらのコンポーネントは,並行データとシリアルデータ形式を変換し,ケーブルの必要性を削減し,システムコストを下げます.LVDS SERDESは,対称データを差異伝送のための連続LVDS信号に変換する.,受信側SERDESはシリアル信号を並列形式に戻します.

最も基本的なLVDS製品であるため,ドライバと受信機は,TLL/CMOSレベル信号をLVDS形式に変換することによって,より長い距離,より高速な送信を可能にします.送信端のLVDSドライバと目的地の受信機を導入する差異式伝送線と組み合わせると,延長されたTTL/CMOS信号伝送が容易になります.

LVDSドライバ/受信機の選択のための主要パラメータは以下のとおりである.

• チャンネル数:シングル,ダブル,および四チャネル構成で利用可能
• 伝送速度は:一般的には,実用的なアプリケーションでは400Mbpsから600Mbpsの間
• 送信距離:標準UTPケーブル (CAT6,AWG24) を使用して約15m
• ドライブ能力:運転手が支える最大負荷
• 電力消費量:特に電源に敏感なアプリケーションにとって重要です.

複数のLVDSドライバを並列のマルチビットTTL/CMOS信号伝送に使用する場合,エンジニアはドライバ間のタイミング偏差を考慮する必要があります.同じモデルのLVDSドライバは,同一条件下では,デバイス間最大偏差がわずか1nsである.,これは一般的に60MHzまたは80MHzのTTL/CMOS信号に問題を与えない.

より高度なLVDSコンポーネントとして,シグナルコンディショナーは,信号品質とノイズ免疫を改善するために,プレ強調,デ強調,同等化技術を使用します.通信距離を拡大し,データ速度を増加させるこれらのデバイスは,FPGA,ASIC,DSPと外部回路との接続,および高速バックプレンの相互接続でアプリケーションを見つけます.

高速データ送信では,ケーブル損失やインペダンスの不一致により信号品質が低下する可能性があります.これは特にLVDS信号を出力する費用対効果の高いFPGAを使用する場合に顕著です (恒常電流源なし)信号コンディショナーは,このようなシナリオで波形質を効果的に改善し,より大きな眼図開口を生成します.

主要な信号コンディショニング技術には,以下のものがある.

• 前提の強調:ケーブルによる高周波減衰を補うために送信機の高周波コンポーネントを強化する
• 強調を消す:DCオフセットを減らすため低周波部品を弱め,ノイズ免疫性を向上させる
• 均衡:線形または非線形フィルタリング技術を用いて受信端の信号歪みを補償する

信号調節器を選択する際,エンジニアは以下の点を評価すべきである.

• データ速度は:現在のデバイスは,3.125Gbps以上の速度をサポートする.
• 均衡能力:信号歪みの補償の程度を決定する
• 電力消費量:電力敏感な設計に不可欠
• プログラム可能性:システムの柔軟性を向上させるためにパラメータ調整を許可する

LVDSは高速データ転送において依然として顕著であるが,データ速度の要求の増加は一定の限界を明らかにする.このテクノロジーの小さな電圧振動は比較的弱いノイズ免疫を備えている.狭いコンモンモード電圧範囲により,より厳格なシステム設計要件が課されています.高データレートでこれらの課題に対処するために,一部の製造業者は現在のモードロジック (CML) 技術を採用しています.

CMLの電流スイッチアーキテクチャは,より高速なスイッチ速度と低電力消費を可能にします.CMLは,騒音抵抗性を向上させるため,より大きな電圧変動と,システム設計の制約を緩和するより広い共通モード電圧範囲を提供しています.現在6Gbpsから10Gbps以上のデータレートをサポートしているCMLは,特定の高速アプリケーションでLVDSを徐々に置き換えています.

高速データ送信技術として,LVDSは多くの業界で広く採用されています.製品選択には,チャネル数に注意深く考慮する必要があります.伝送率CML技術は,より高いデータ速度を要求するアプリケーションでは,実行可能な代替手段です.これらの技術が進化し続けると,CML技術によって,間違いなく新しいアプリケーションを可能にし,情報技術のさらなる進歩を推進します.