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引言：随着电子设计技术的不断进步，要求更高速率信号的互连。在传统并行同步数字信号

的数位和速率将要达到极限的情况下，设计师转向从高速串行信号寻找出路。HyperTanspo

rt（byAMD），Infiniband(byIntel)，PCI-Express（byIntel）等第三代I/O总线标准

（3GI/O）不约而同地将低压差分信号（LVDS）作为下一代高速信号电平标准。本文将从LV

DS信号仿真、设计，测试等多方面探讨合适的LVDS信号的实现。

关键词：LVDS，阻抗控制，端接匹配

LVDS(LowVoltageDifferentialSignal)低压差分信号，最早由美国国家半导体公司

（NationalSemiconductor）提出的一种高速串行信号传输电平，由于它传输速度快，功耗

低，抗干扰能力强，传输距离远，易于匹配等优点，迅速得到诸多芯片制造厂商和应用商的

青睐，并通过TIA/EIA(TelecommunicationIndustryAssociation/ElectronicIndustrie

sAssociation)的确认，成为该组织的标准（

ANSI/TIA/EIA-644standard）。LVDS信号被广泛应用于计算机、通信以及消费电子领域，

并被以PCI－Express为代表的第三代I/O标准中采用。

传输线阻抗设计

LVDS信号的电压摆幅只有350MV，为电流驱动的差分信号方式工作，最长的传输距离

可以达到10米以上。为了确保信号在传输线当中传播时，不受反射信号的影响，LVDS信号

要求传输线阻抗受控，其中单线阻抗为50ohms，差分阻抗100ohms。在实际应用当中，利用

一些高速电路仿真分析工具，通过合理的设置层叠厚度和介质参数，调整走线的线宽和线间

距，计算出单线和差分阻抗结果，来达到阻抗控制的目的。如下图，使用Mentor公司的eP

lanner工具设计差分信号的布线规则，计算出单线和差分阻抗

例如通过如下的层叠和布线参数设计，得到单线阻抗为58.8Ω，差分阻抗为：102Ω

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PCB层叠参数设置和阻抗计算结果

但是在很多时候，同时满足单线阻抗和差分阻抗是比较困难的。一方面，线宽（Width）

和线间距(Separation)的调整范围会受到物理设计空间的限制，例如在BGA或直列型边缘连

接器内的布线和线宽受焊盘尺寸和间距的限制；另一方面，W和S的改变都会影响到单线和

差分阻抗的结果。因此，在一定的层叠条件下，了解W和S与阻抗之间的关系，对设计师设

定差分布线规则就十分有意义了。利用Mentor公司的HyperLynx软件，可以很方便的计算

出达到预定阻抗值的线宽和线间距关系。

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这里的曲线表示在当前层叠和介质条件下，达到100ohms差分阻抗的线宽和线间距之间

关系。通过这个曲线，我们可以迅速判断满足阻抗控制要求达到的物理规则。如果条件不能

满足，则可以迅速改变层叠和介质参数，寻找新的结合点。

端接匹配（Termination）

LVDS信号的拓扑可以是点到点单向，点到点双向或总线型（multi－drop）。无论哪种

应用，都需要在接收端进行端接匹配。匹配值一般等于差分组抗，为100ohms。匹配电阻在

这里主要起到吸收负载反射信号的作用，因此要求放置的距离接收器端尽量靠近。很多器件

将100ohms匹配做到片内，在设计时可以选择使用片内的匹配电阻，从而简化设计和PCB

layout工作。但是这个片内的匹配电阻，并不在用于仿真的IBIS模