随着集成电路的发展和对更高数据速率的要求，低压供电成为急需。降低供电电压不仅减少了高密度集成电路的功率消耗，而且减少了芯片内部的散热，有助于提高集成度。减少供电电压和逻辑电压摆幅的一个极好例子是低压差分信号（Low Voltage Differential Signaling LVDS）。低电压差分信号(LVDS)是一种高速点到点应用通信标准。 多点LVDS (M-LVDS)则是一种面向多点应用的类似标准。LVDS和M-LVDS均使用差分信号，通过这种双线式通信方法，接收器将根据两个互补电信号之间的电压差检测数据。这样能够极大地改善噪声抗扰度，并将噪声辐射降至最低。
LVDS是一种用于替代发射极耦合逻辑(ECL)或正发射极耦合逻辑(PECL)的低功 耗逻辑 。LVDS的主要标准是TIA/EIA-644。有时也会对LVDS使用另一种标准，即IEEE 1596.3—SCI(可扩展一致性接口)。LVDS广泛用于高速背板、电缆和板到板数据传输与时钟分配，以及单个PCB内的通信链路。
LVDS的优势包括：
•通信速度高达1 Gbps或以上
•电磁辐射更低
•抗扰度更高
•低功耗工作
•共模范围允许高达±1的接地失调差额
差分传输
LVDS采用差分传输方案，这意味着每个LVDS信号都使用两条线路。这两条线路之间的电压差定义了LVDS信号的值。为了通过差分迹线成功传输LVDS信号，在布置电路板时应遵循以下指南。
- 为了确保反射最小,并保持接收器的共模噪声抑制,在差分迹线离开驱动IC后，尽可能靠近它们。此外，为了避免差分阻抗的不连续性，差分LVDS信号之间的距离应在迹线的整个长度上保持恒定。
- 为了最大限度地减少偏斜,差分LVDS迹线之间的电气长度应相同。其中一个信号在另一个信号之前到达会在信号对之间产生相位差，这会通过减少可用的接收器偏斜裕度(RSKM)来损害系统性能。
- 最小化信号路径上的过孔或其他不连续性的数量。
- 任何寄生负载，例如电容，必须以相等的量存在于差分对的每条线上。
- .为避免信号不连续、电弧或45°建议使用迹线而不是90°转弯。
阻抗匹配
由于LVDS的高速性，阻抗匹配非常重要，即使在很短的运行时间内也是如此。差分LVDS迹线中的任何不连续性都将导致信号反射，从而降低信号质量。这些不连续性还会增加共模噪声，并将作为EMI辐射。LVDS输出是电流模式输出，需要一个端接电阻器来闭合回路，没有电阻器端接将无法工作。这个的价值终端电阻器被选择为匹配传输线的差分阻抗，并且可以在90Ω至110Ω（通常为100Ω），图1显示了终端电阻器的正确使用。
选择LVDS通道的终端电阻器时，应注意以下指南
- 将端接电阻器放置在差分互连远离变送器的远端。单个100Ω电阻器就足够了。
- 使用表面贴装厚膜0603或0805尺寸的片式电阻器。
- 将端接电阻器安装在接收器7 mm范围内，尽可能靠近接收器。
LVDS和单端信号之间的串扰
为了减少LVDS和单端信号如LVTTL、SSTL-3、SSTL-2和类似标准之间的串扰，差分LVDS信号必须与单端信号隔离。如果LVDS和单端信号没有彼此充分分开放置,则单端信号可能会对差分对造成一些干扰。最靠近单端信号轨迹的LVDS信号将比更远的信号轨迹受到更大的影响，从而产生不会被LVDS接收器作为共模噪声拒绝的差异。这种干扰不太可能导致LVDS接收器错误触发﹔然而，它将降低LVDS信号的信号质量，从而降低噪声容限。在同一PCB层上，单端信号应放世在距离LVDS信号至少12mm的位置,以避免串扰效应。vcc和接地平面也可用于将LVDS信号层与单端信号层隔离。图2显示了使用电源平面对LVDS层与单端层的屏蔽。
电磁干扰
电磁辐射通常引起设计者的关注，因为这种辐射可以通过横向电磁波传播。这些波可以通过屏蔽逃逸，导致系统无法通过电磁兼容性(EMC)测试。对于单端传输，如CMOS或TTL，几乎所有的场线都可以自由地从导体辐射出去。其中一些场线可以作为TEM波传播，这可能会逃离系统，从而导致EMC问题。
对于LVDS差分信号,场线往往相互抵消，电场往往耦合。这些耦合的场彼此捆绑在一起,因此不允许逃逸。只有少数边缘场从这种耦合中逸出。因此LVDS作为差分传输系统与CMOS或TTL信号相比产生更少的EMI。图3显示了单端迹线和差分对中的电磁场效应。
LVDS信号可以在PCB微波带（外层)和带状线（中间层)上布线。图4显示了LVDS在外层和中间层的电磁场辐射。
对于外层，下面的接地平面耦合额外的场线，从而束缚更多的场线并减少EMI效应。中间层耦合所有场线，从而显著降低EMI，但也有以下缺点∶
- 比外层的传播时间高得多（通常是一倍半)
- 需要额外的过孔
- 需要更多层
- 难以达到100Ω精确微分阻抗
为了在差分对内获得更好的耦合，使S<2W、S<B和D=2S，其中︰
- W=差分对中单个迹线的宽度
- S=差分对的两个迹线之间的空间
- D=两个相邻差分对之间的空间
- B=板材厚度
- 导体之间的间距不应超过宽度的两倍(S<2w)
- 板的厚度应大于导体之间的间距(B>S)
- 两个相邻差分对之间的空间应大于或等于两个单独导体之间的空间的两倍(D>2S)
LVDS电缆
电缆可用于将LVDS信号从一个板传输到另一个板。然而，由于特定的阻抗匹配和低偏斜要求，典型的电缆可能不适合LVDS。使用以下指南选择LVDS应用的电缆∶
- 电缆必须满足LVDS的“匹配阻抗"要求。
- 电缆应具有非常低的偏斜。
- 导线对必须平衡(即两条导线在穿过电缆时应产生相同的延迟)。
对于低速和非常短的运行，可以使用带状电缆。对于较长的运行时间和高速,请使用双绞线(平衡双绞线在该应用中效果良好)。如果使用蒂状电缆，信号对必须由地线分开,并且带状电缆的边缘导体不应用于传输信号。图6显示了用于LVDS应用的带状电缆。
双轴电缆也可用于LVDS应用，因为它们比同轴电缆更平衡。与同轴电缆相比，由于场消除效应，双轴电缆产生的EMI要少得多。同轴电缆和双轴电缆如图7所示。
为了获得最佳性能，请使用双绞线，因为LVDS接收器会拒绝这些电缆接收到的任何小型共模电磁辐射。对于小距离(约0.5米)，CAT3平衡双绞线电缆工作良好。对于大于0.5 m的距离和大于500 MHz的数据速率，请使用CAT5平衡电缆。
LVDS连接器
连接器可用于将LVDS信号从一个板连接到另一个板。图8显示了LVDS连接器的好和坏的例子。在正确的示例中，差分对的长度相同﹔在下图8的例子中，同一差分对的信号具有不同的长度，从而导致偏斜。
在选择用于LVDS应用的连接器时，请遵循以下指南。
- 连接器必须具有匹配阻抗的低偏斜。
- 应选择具有相同长度引线的连接器，以降低歪斜和串扰。
- 同一差分对的两个构件必须在连接器上彼此相邻放置。
- 接地引脚应放置在差分对之间。
- 连接器的端销最好接地,不得用于高速信号。
- 连接器上所有未使用的引脚应正确端接。