消除串扰：LVDS路由和差分信号处理技术

电子产品拥有自己的无声语言版本，几乎可以在电路中即时交换各种信号。单端信令的特点是发送器生成一个电压，接收器将其与固定参考电压进行比较。

差分信令使用彼此靠近放置的两个互补信号来传输信息。在操作过程中，差分信号激励耦合的传输线并形成差分对。发射器发送与差分信号对相同的电信号，每个信号都有一个导体。接收器响应两个信号之间的电气差异。差分信号的导体范围从双绞线和带状电缆到连接器和PCB走线。

低压差分信号或LVDS路由已成为最差分的信号应用，并提供二进制数据的高速传输。基于LVDS的应用消耗的功率更少，产生的EMI最小，并且具有更高的抗噪能力。LVDS的数据速率高达3.125 Gbps，信号转换时间短至260皮秒。

错过的信号毁了这一天

一个错过的标志可以改变棒球比赛的方向。同样，导致信号质量或电磁兼容性（EMC）问题的布局问题也会损害电路性能。在高时钟频率和边沿速率的情况下，PCB互连充当传输线，并且在没有适当预防措施的情况下，可能会使任何可能出错的地方出错。当不匹配的阻抗产生反射时，会发生介电损耗和色散损耗，串扰成为一个问题，并且噪声容限减小，高速性能变为类似于在膝盖深处的泥泞中徘徊的东西。

使用LVDS时，您应专注于路由和基本过程，包括监视走线阻抗和走线长度匹配。良好的布线习惯包括避免在参考平面上产生裂口和空隙。迹线绝不应跨越平面分裂。如果没有正确的预防措施，LVDS电路可能会遭受损耗和抖动。同样，加宽信号线之间的间距，并使走线之间的距离至少为电介质高度的三倍。

配套套

优秀的棒球队与投手和接球手的技能相匹配。阻抗匹配与源等于所述迹线的阻抗和负载阻抗的阻抗发生。此外，阻抗匹配还取决于在差分对之间建立正确走线宽度和间距的特定要求。迹线阻抗取决于迹线的宽度和厚度，迹线材料的介电常数以及迹线和参考平面之间的高度。

每个差分对的差分阻抗等于每条线的特征阻抗之和。线之间的间距决定了相互耦合的量并影响差分阻抗。保持正确，恒定的差分阻抗要求在整个走线长度上保持走线宽度和间距均匀。

LVDS走线中阻抗匹配的任何击穿都会导致信号反射并增加模式噪声，从而导致辐射EMI。反射的信号在接收器处引起振铃，从而减小了动态范围并导致错误的触发。由于每个LVDS输出都作为电流模式输出，因此如果没有用于闭合环路的终端电阻，电路将无法工作。终端电阻值与传输线的差分阻抗匹配。

使用LVDS时请特别注意您的路由做法

太多的声音引起混乱

在棒球比赛的某个时刻，紧张的局势要求经理，投手，接球手和其他球员之间进行场内会议。但是，尽管有很多球员聚集在投手附近，但每个人都专注于主教练的话。

除非采取一些预防措施，否则LVDS信号和单端TTL / CMOS信号之间可能发生串扰。在设计路由模式时，应将差分LVDS信号与单端信号隔离开。您可以通过将驻留在同一层的单端信号放置在距离LVDS信号至少12毫米的位置来完成隔离。您还可以使用电源和接地层隔离LVDS信号。

干扰电话

棒球运动员有时会偏离基本路径并干扰掷球路径。就PCB设计而言，降低EMI总是会导致堆叠以及电源和接地参考平面的位置。您应将每个信号层放置在接地通道和电源层之间。减小电荷从源极到地面的覆盖距离可减小电感。以八层堆叠为例，将信号层置于电源和接地层之间的中心位置可减少产生噪声的机会。

分段方法

通孔，连接器或串行耦合电容器可以分段差分对连接。正确的布线可确保正信号和负信号同步传播，并涉及使用补偿的弯头分别匹配连接的每个部分。

走线的长度可能会导致LVDS信号的损耗和抖动问题。为了减少这些问题并保持长度匹配，请在与PCB层的XY轴成一个角度的情况下布线较长的走线。路由高速信号时，请尽量减少走线弯曲以防止模式噪声。如果布局需要弯曲，制造商通常建议使用135o或更大的弯曲度，以消除抖动和损耗。使用相同数量的左右弯曲来保持长度匹配。

在相同距离上，宽走线的阻抗要比细走线的阻抗低。迹线弯曲的各个部分的长度至少应为迹线宽度的1.5倍。高速信号的传输所需的最小距离是相邻铜线之间的走线宽度的四倍。

正确路线

外野手练习沿正确的路线接球，击中重击的飞球。跑错路线会花费宝贵的时间，并使跑步者得分。

LVDS接口对差分走线和信号对之间的到达时间偏斜有特殊要求。以高速并行总线为例，所有数据信号必须在确定的时间段内到达，以满足接收器的建立和保持时间要求。设计PCB时，不能超过允许的偏斜，并且应使差分线保持平行。

由于差分对信号在正负信号迹线之间需要严格的延迟偏斜，因此电气和机械长度的任何差异都可能导致误差。为了保持特定的走线长度，请使用蛇形弯曲，并保持相邻铜线之间走线宽度的最小距离为四倍。每个蛇形点动的长度至少应为走线宽度的三倍。将蛇形弯头放置在长度不匹配的起点，以确保同步信号传播。

由于不同层的信号速度不会保持相等，因此两个信号都必须在同一层上路由。您应该在同一层上路由LVDS通道的所有数据和时钟信号。通过这种方法，LVDS信号对和时钟对变得紧密匹配。

使用正确的返回路径

您能想象一个棒球运动员绕钻石跑错方向吗？LVDS电路中错误的信号返回路径会导致噪声耦合和EMI。路由信号时，请始终考虑信号电流返回路径。由于差分信号包括正负信号走线，因此在路由信号时需要包括返回路径。如果信号走线使用电源平面作为参考，则需要提供允许信号在电源平面上传播回的路由。

如果需要在两个不同的参考平面上路由信号，请在两个平面之间使用一个拼接电容器。将电容器放置在信号路径附近，以保持前向路径和返回路径之间的较短距离。电容器允许返回电流从一个平面流到另一个平面。