低电压差分信号传输(LVDS)在汽车电子中的应用

低电压差分信号传输(LVDS)已经在众多应用中得到验证，LVDS在传送高数据率信号的同时还具有其它优势: 与低电源电压的兼容性；低功耗；低辐射；高抗干扰性；简单的布线和终端匹配。

LVDS为差分模式(图1)，这种模式固有的共模抑制能力提供了高水平的抗干扰性，由于具有较高的信噪比，信号幅度可以降低到大约100mV (图2)，允许非常高的传输速率。较低的信号摆幅还有助于降低功耗。与上述优势相比，LVDS的缺陷(每一通道需要两根连线传输信号)已经显得微不足道。

图1. 基本的LVDS发送接收结构

图2. LVDS的信号强度和幅度

随着汽车内部整合的安全和辅助电子设备的增加，汽车领域对高速互连的需求急剧增长，主要集中在用于驾驶支持(电子后视镜、导航系统、泊车距离控制、超视距显示、仰视显示)的视频显示系统，车载娱乐系统(电视和DVD播放器) 等，这些应用要求高速数据传输，以满足图像传递的要求。正是这些需求的增长，带动LVDS产品在这些领域崭露头角(图3)。



图3. 汽车应用的典型LVDS连接

LVDS非常适合汽车应用。汽车内部存在众多的电磁辐射源，因此，抗干扰能力是汽车电子设计最基本的要求。另外，考虑到LVDS传输线自身的低辐射优势，对系统的其它设施几乎不产生额外干扰。LVDS传输只需要简单的电阻连接，简化了电路布局，线路连接也非常简单(采用双绞铜质电缆)。LVDS兼容于各种总线拓扑: 点到点拓扑(一个发送器，一个接收器)； 多分支拓扑(一个发送器，多个接收器)； 多点拓扑(多个发送器，多个接收器)

汽车设计中存在一个关键问题，即车体不同位置的地电位有很大差异，电位差可能达到几伏特。直流耦合接口配置下，这样的电位差会很快中断数据传输。这个问题可以通过电容耦合传输信号解决，前提是信号传输中不会对电容在同一个方向长时间充电。

而实际应用无法排除这种同一方向长时间充电的可能性，比如，在传输长串的连续1信号时。MAX9213/9214 (图4)利用“直流平衡”技术避免了上述问题，这类器件监控它的传输数据，当显示有过长的连续1或0信号时，芯片会在发送数据前将数据翻转，接收器可以很容易地通过翻转信号重建原始信号。这些操作消除了长串连续1或连续0信号，降低电容充电的影响，从而有效解决地电位偏差问题。