低電壓差分信號傳輸(LVDS)在汽車電子中的應(yīng)用

低電壓差分信號傳輸(LVDS)已經(jīng)在眾多應(yīng)用中得到驗證，LVDS在傳送高數(shù)據(jù)率信號的同時還具有其它優(yōu)勢: 與低電源電壓的兼容性；低功耗；低輻射；高抗干擾性；簡單的布線和終端匹配。

LVDS為差分模式(圖1)，這種模式固有的共模抑制能力提供了高水平的抗干擾性，由于具有較高的信噪比，信號幅度可以降低到大約100mV (圖2)，允許非常高的傳輸速率。較低的信號擺幅還有助于降低功耗。與上述優(yōu)勢相比，LVDS的缺陷(每一通道需要兩根連線傳輸信號)已經(jīng)顯得微不足道。

圖1. 基本的LVDS發(fā)送接收結(jié)構(gòu)

圖2. LVDS的信號強(qiáng)度和幅度

隨著汽車內(nèi)部整合的安全和輔助電子設(shè)備的增加，汽車領(lǐng)域?qū)Ω咚倩ミB的需求急劇增長，主要集中在用于駕駛支持(電子后視鏡、導(dǎo)航系統(tǒng)、泊車距離控制、超視距顯示、仰視顯示)的視頻顯示系統(tǒng)，車載娛樂系統(tǒng)(電視和DVD播放器) 等，這些應(yīng)用要求高速數(shù)據(jù)傳輸，以滿足圖像傳遞的要求。正是這些需求的增長，帶動LVDS產(chǎn)品在這些領(lǐng)域嶄露頭角(圖3)。



圖3. 汽車應(yīng)用的典型LVDS連接

LVDS非常適合汽車應(yīng)用。汽車內(nèi)部存在眾多的電磁輻射源，因此，抗干擾能力是汽車電子設(shè)計最基本的要求。另外，考慮到LVDS傳輸線自身的低輻射優(yōu)勢，對系統(tǒng)的其它設(shè)施幾乎不產(chǎn)生額外干擾。LVDS傳輸只需要簡單的電阻連接，簡化了電路布局，線路連接也非常簡單(采用雙絞銅質(zhì)電纜)。LVDS兼容于各種總線拓?fù)? 點到點拓?fù)?一個發(fā)送器，一個接收器)； 多分支拓?fù)?一個發(fā)送器，多個接收器)； 多點拓?fù)?多個發(fā)送器，多個接收器)

汽車設(shè)計中存在一個關(guān)鍵問題，即車體不同位置的地電位有很大差異，電位差可能達(dá)到幾伏特。直流耦合接口配置下，這樣的電位差會很快中斷數(shù)據(jù)傳輸。這個問題可以通過電容耦合傳輸信號解決，前提是信號傳輸中不會對電容在同一個方向長時間充電。

而實際應(yīng)用無法排除這種同一方向長時間充電的可能性，比如，在傳輸長串的連續(xù)1信號時。MAX9213/9214 (圖4)利用“直流平衡”技術(shù)避免了上述問題，這類器件監(jiān)控它的傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)顯示有過長的連續(xù)1或0信號時，芯片會在發(fā)送數(shù)據(jù)前將數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)，接收器可以很容易地通過翻轉(zhuǎn)信號重建原始信號。這些操作消除了長串連續(xù)1或連續(xù)0信號，降低電容充電的影響，從而有效解決地電位偏差問題。