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  • LVDS信号标准

    2018-11-27 17:55:02
    差分LVDS信号标准,详细描述了LVDS信号的内部结构,链路要求及PCB布局布线要求。
  • FPGA实现LVDS信号输出 LCD 控制器 verilog。 FPGA实现LVDS信号输出,可输出所需要的RGB等画面,LVDS是单通道输出 verilog 控制24寸TFT FPGA LVDS LCD verilog TFT
  • LVDS信号原理和设计

    2020-10-24 14:34:06
    LVDS信号传输一般由三部分组成:差分信号发送器,差分信号互联器,差分信号接收器。差分信号发送器:将非平衡传输的TTL信号转换成平衡传输的LVDS信号。通常由一个IC来完成,如:DS90C031差分信号接收器...
  • LVDS信号.docx

    2020-09-12 15:30:26
    液晶显示器驱动板输出的数字信号中,除了包括RGB数据信号外,还包括行同步、场同步、像素时钟等信号,其中...采用LVDS输出接口传输数据,可以使这些问题迎刃而解,实现数据的高速率、低噪声、远距离、高准确度的传输。
  • LCD中常用LVDS信号介绍
  • 现代雷达和通讯系统中的电磁环境越来越复杂。为了保证系统控制命令的准确下发,提高控制信号的抗干扰能力,并兼顾降低系统功耗,可采用串行LVDS信号格式来设计转发电路。
  • LVDS信号不仅是差分信号,而且还是高速数字信号。因此LVDS传输媒质不管使用的是PCB线还是电缆,都必须采取措施防止信号在媒质终端发生反射,同时应减少电磁干扰以保证信号的完整性。只要我们在布线时考虑到以上这些...
  • 为了保证系统控制命令的准确下发,提高控制信号的抗干扰能力,并兼顾降低系统功耗,可采用串行LVDS信号格式来设计转发电路。  1 终端处理系统的构成  某终端处理系统需对前级五台接收机实施工作状态的控制。终端...
  • LVDS 信号处理

    2021-01-11 18:25:03
    上图正常的LVDS信号。xilinx里面lvds接口有很多种,如果接口电平用错了就会出现不兼容不识别的问题,图片如下所示:(LVDS接口可以都试过去,LVDS_25,DIFF_SSTL15等等)

     上图正常的LVDS信号。xilinx里面lvds接口有很多种,如果接口电平用错了就会出现不兼容不识别的问题,图片如下所示:(LVDS接口可以都试过去,LVDS_25,DIFF_SSTL15等等)。如果用错I/O接口会导致采集的数据对不上,部分通道会落后1~2个clk,这不是时序的问题,时序没有这么长的延时。

     

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  • LVDS信号介绍及PCB设计

    万次阅读 2017-01-04 12:05:59
    收藏学习!!...1.1、LVDS信号介绍 LVDS:Low Voltage Differential Signaling,低电压差分信号。LVDS传输支持速率一般在155Mbps(大约为77MHZ)以上。LVDS是一种低摆幅的差分信号技术,它使得信

    原文地址:http://www.cnblogs.com/hong-jing/p/5140666.html

    收藏学习!!!


    一.LVDS简介

    1.1、LVDS信号介绍
    LVDSLow Voltage Differential Signaling,低电压差分信号。LVDS传输支持速率一般在155Mbps(大约为77MHZ)以上。LVDS是一种低摆幅的差分信号技术,它使得信号能在差分PCB线对或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输,其低压幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗。IEEE在两个标准中对LVDS信号进行了定义。ANSI/TIA/EIA-644中,推荐最大速率为655Mbps,理论极限速率为1.923Mbps。
    LVDS信号传输一般由三部分组成:差分信号发送器,差分信号互联器,差分信号接收器。差分信号发送器:将非平衡传输的TTL信号转换成平衡传输的LVDS信号。通常由一个IC来完成,如:DS90C031;差分信号接收器:将平衡传输的LVDS信号转换成非平衡传输的TTL信号。通常由一个IC来完成,如:DS90C032;差分信号互联器:包括联接线(电缆或者PCB走线),终端匹配电阻。按照IEEE规定,电阻为100欧。我们通常选择为100,120欧。 

    1.2、LVDS信号电平特性
    LVDS物理接口使用1.2V偏置电压作为基准,提供大约400mV摆幅。LVDS驱动器由一个驱动差分线对的电流源组成(通常电流为3.5mA),LVDS接收器具有很高的输入阻抗,因此驱动器输出的电流大部分都流过100Ω 的匹配电阻,并在接收器的输入端产生大约350mV 的电压。电流源为恒流特性,终端电阻在100――120欧姆之间,则电压摆动幅度为:3.5mA * 100 = 350mV ;3.5mA * 120 = 420mV.

                                 

    由逻辑“0”电平变化到逻辑“1”电平是需要时间的。由于LVDS信号物理电平变化在0。85――1。55V之间,其由逻辑“0”电平到逻辑“1”电平变化的时间比TTL电平要快得多,所以LVDS更适合用来传输高速变化信号。其低压特点,功耗也低。采用低压技术适应高速变化信号,在微电子设计中的例子很多,如:FPGA芯片的内核供电电压为2。5V或1.8V;PC机的CPU内核电压,PIII800EB为1.8V;数据传输领域中很多功能芯片都采用低电压技术。

    1.3、差分信号抗噪特性

    从差分信号传输线路上可以看出,若是理想状况,线路没有干扰时,在发送侧,可以形象理解为:
    IN=IN+-IN-
    在接收侧,可以理解为:
    IN+-IN-=OUT
    所以:
    OUT=IN
    在实际线路传输中,线路存在干扰,并且同时出现在差分线对上,
    在发送侧,仍然是:
    IN=IN+-IN-
    线路传输干扰同时存在于差分对上,假设干扰为q,则接收则:
    (IN++q)-(IN--q)=IN+-IN-=OUT
    所以:
    OUT=IN
    噪声被抑止掉。
    上述可以形象理解差分方式抑止噪声的能力。在实际芯片中,是在噪声容限内,采用“比较”及“量化”来处理的。

    LVDS接收器可以承受至少±1V的驱动器与接收器之间的地的电压变化。由于LVDS驱动器典型的偏置电压为+1.2V,地的电压变化、驱动器偏置电压以及轻度耦合到的噪声之和,在接收器的输入端相对于接收器的地是共模电压。这个共模范围是:+0.2V~+2.2V。建议接收器的输入电压范围为:0V~+2.4V。
    抑止共模噪声是DS(差分信号)的共同特性,如RS485,RS422电平,采用差分平衡传输,由于其电平幅度大,更不容易受干扰,适合工业现场不太恶劣环境下通讯。

     

    二.LVDS信号的PCB设计:
    1、LVDS信号的工作原理和特点
    对于高速电路,尤其是高速数据总线,常用的器件一般有:ECL、BTL、GTL和GTL+等。这些器件的工艺成熟,应用也较为广泛,但都存在一个共同的缺点,即功耗大。
    新兴的CM0S工艺的低压差分信号(Low Voltage Differential Signal,简称LVDS)器件给了我们另一种选择。LVDS低压差分信号,最早由美国国家半导体公司(National Semiconductor)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 (Telecommunication Industry Association/Electronic Industries Association)的确认,成为该组织的标准(ANSI/TIA/EIA-644 standard)。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。LVDS器件的工作原理如下:

    如图1所示,其中发送端是一个3.5mA的电流源,产生的3.5mA的电流通过差分线中的一路到接收端。由于接收端对于直流表现为高阻,电流通过接收端的100Ω的匹配电阻产生350mV的电压,同时电流经过差分线的另一路流回发送端。当发送端进行状态变化时,通过改变流经100Ω电阻的电流方向产生有效的'0'和'1' 态。

    LVDS的特点是电流驱动模式,低电压摆幅350mV可以提供更高的信号传输率,使用差分传输的方式,输入信号只与2个信号的差值有关,可将共模干扰抑制掉,可以使信号的噪声和EMI都减少。综上所述,LVDS有以下主要特点:
    1.低的输出电压摆幅(350mV); 
    2.差分特征是磁干扰相互抵消,消除共模噪声,减少EMI; 
    3.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。 

    二、LVDS信号在PCB上的设计

    由LVDS信号的工作原理及特点可以看出:LVDS信号不仅是差分信号,而且还是高速数字信号;因此LVDS传输媒质不管使用的是PCB线对还是电缆,都必须采取措施防止信号在媒质终端发生反射,同时应减少电磁干扰以保证信号的完整性。只要我们在布线时考虑到以上这些要素,设计高速差分线路板并不很困难。下面将简要介绍LVDS信号在PCB 上的设计要点:
    1.布成多层板。有LVDS信号的印制板一般都要布成多层板。由于LVDS信号属于高速信号,与其相邻的层应为地层,对LVDS信号进行屏蔽防止干扰。另外密度不是很大的板子,在物理空间条件允许的情况下,最好将LVDS信号与其它信号分别放在不同的层。例如,对于四层板,通常可以按以下进行布层:LVDS信号层、地层、电源层、其它信号层。 

    2.LVDS信号阻抗计算与控制。
    LVDS信号的电压摆幅只有350 mV,适于电流驱动的差分信号方式工作。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,通常差分阻抗为(100±10)Ω。阻抗控制的好坏直接影响信号完整性及延迟。如何对其进行阻抗控制呢?

    ①、确定走线模式、参数及阻抗计算。LVDS分外层微带线差分模式和内层带状线差分模式两种,分别如图2、图3所示。通过合理设置参数,阻抗可利用相关阻抗计算软件(如POLAR-SI6000、CADENCE的ALLEGRO)计算也可利用阻抗计算公式计算。图2、图3为POLAR-SI6000阻抗计算软件计算阻抗值。
    阻抗计算公式计算阻抗。以上微带线和带状线种方式阻抗计算公式分别为:
    (i)微带线(microstrip)
    Z={87/[sqrt(εr+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)]
    其中,W为线宽,T为走线的铜皮厚度,H为走到参考平面的距离,εr是PCB板材质的介电常数(dielectric Constant)。此公式必须在0.1<(W/H)<2.0及1<(εr)<15的情况才能应用。
    (ii)带状线(stripline)
    Z=[60/sqrt(εr)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]}
    其中,H为两参考平面的距离,并且走线位于参考平面的中间。此公式适应于双线,线间距与抗成正比,必须在W/H<0.35及T/H<0.25的情况才应用。

    由上面两公式可以看出,虽然其计算公式各不同,但阻抗值均与绝缘层厚度成正比,与介电常数、线的厚度及宽度成反比。

    ②、走平行等距线(如图4)。确定走线线宽及间距,在走线时要严格按照计算出的线宽和间距,两线间距要一直保持不变,也就是要保持平行(如图4示)。平行的方式有两种: 一种为两条线走在同一线层(side-by-side),另一种为两条线走在上下相两层(over-under)。一般尽量避免使用后者即层间差分信号,因为在PCB板的实际加工过程中,由于层叠之间的层压对准精度大大低于同层蚀刻精度,以及层压过程中的介质流失,不能保证差分线的间距等于层间介质厚度,会造成层间差分对的差分阻抗变化。困此建议尽量使用同层内的差分。

     

    3.紧耦合原则。
    在计算线宽和间距时最好遵守紧耦合的原则,也就是差分对线间距小于或等于线宽。当两条差分信号线距离很近时,电流传输方向相反,其磁场相互抵消,电场相互耦合,电磁辐射也要小得多。


    4.走短线、直线。
    为确保信号的质量,LVDS差分对走线应该尽可能地短而直,减少布线中的过孔数,避免差分对布线太长,出现太多的拐弯,拐弯处尽量用45°或弧线,避免90°拐弯。


    5.不同差分线对间处理。
    LVDS对走线方式的选择没有限制,微带线和带状线均可,但是必须注意要有良好的参考平面。对不同差分线之间的间距要求间隔不能太小,至少应大于3~5倍差分线间距。必要时在不同差分线对之间加地孔隔离以防止相互问的串扰。


    6.LVDS信号远离其它信号。
    LVDS信号和其它信号比如TTL信号,最好使用不同的走线层,如果因为设计限制必须使用同一层走线,LVDS和TTL的距离应该足够远,至少应大于3~5倍差分线间距。


    7.LVDS差分信号不可以跨平面分割。
    尽管两根差分信号互为回流路径,跨分割不会割断信号的回流,但是跨分割部分的传输线会因为缺少参考平面而导致阻抗的不连续(如图5箭头处所示,其中GND1、GND2为LVDS相邻的地平面)。


    8.接收端的匹配电阻的布局。
    对接收端的匹配电阻到接收管脚的距离要尽量靠近。如图5的矩形处为接收端的匹配电阻。


    9.匹配电阻的精度要求。
    对于点到点的拓扑,走线的阻抗通常控制在100Ω,但匹配电阻可以根据实际的情况进行调整。电阻的精度最好是1%~2%。因为根据经验,10%的阻抗不匹配就会产生5%的反射。


    三、LVDS信号PCB设计实例
    根据以上处理原则,简单介绍一块LVDS信号PCB设计实例,此板为16层多层印制板,叠层与板材(FR-4板材)关系如图6。

    LVDS信号分别走在L1和L16层,L1的屏蔽层为G2,L16屏蔽层为G15(其中G2、G15是一完整的地平面),这样不但可以减少过孔数、线短,而且每个LVDS信号层都有完整的参考地平面相邻。
    利用POLAR-SI6000计算表面微带差分走线:线宽6mils,线间距为6mils,阻抗理论计算值为99.1Ω。在生产过程中通过严格控制各种参数,利用CITS500S阻抗测试仪测试附连板的阻抗值范围为(95.6~106.8)Ω,完全符合阻抗控制要求。


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  • 接收器采用SMIC 0.13 μm CMOS工艺,应用工艺中提供的厚栅氧化器件(3.3 V器件)和薄栅氧化器件(1.2 V器件)两种器件,使其满足输入LVDS信号的共模电压范围为0.05 V~2.4 V、差模电压范围为100 mV~400 mV的情况下...
  • 低电压差分信号(LVDS)非常适合时钟分配、一点到多点之间的信号传输。本文描述了使用LVDS将高速信号分配到多个目的端的方法。  在一个数字系统中,当各个子系统需要相同的参考时钟源协同工作时,时钟分配非常重要。...
  • verilog lvds信号 XILINX FPGA 差分信号解决方案 1,IBUFDS: 对应原语: IBUFDS #( .DIFF_TERM("FALSE"), // Differential Termination .IBUF_LOW_PWR("TRUE"), // Low power="TRUE", Highest performance="FALSE" ....

    LVDS的概念:LVDS(Low Voltage Differential Signalin)是一种低振幅差分信号技术。它使用幅度非常低的信号(约350毫伏)通过一对差分 PCB 走线或平衡电缆传输数据。大部分高速数据传输都会用到LVDS传输。

    一,XILINX FPGA  差分信号解决方案

    1,IBUFDS:

    对应原语:

    IBUFDS #(
    .DIFF_TERM("FALSE"), // Differential Termination
    .IBUF_LOW_PWR("TRUE"), // Low power="TRUE", Highest performance="FALSE"
    .IOSTANDARD("DEFAULT") // Specify the input I/O standard
    ) IBUFDS_inst (
    .O(O), // Buffer output
    .I(I), // Diff_p buffer input (connect directly to top-level port)
    .IB(IB) // Diff_n buffer input (connect directly to top-level port)
    );

    2,OBUFDS:

     对应原语
    OBUFDS #(
    .IOSTANDARD("DEFAULT"), // Specify the output I/O standard
    .SLEW("SLOW") // Specify the output slew rate
    ) OBUFDS_inst (
    .O(O), // Diff_p output (connect directly to top-level port)
    .OB(OB), // Diff_n output (connect directly to top-level port)
    .I(I) // Buffer input
    );

    3,IOBUFDS

    对应原语
    IOBUFDS #(
    .DIFF_TERM("FALSE"), // Differential Termination ("TRUE"/"FALSE")
    .IBUF_LOW_PWR("TRUE"), // Low Power - "TRUE", High Performance = "FALSE"
    .IOSTANDARD("BLVDS_25"), // Specify the I/O standard
    .SLEW("SLOW") // Specify the output slew rate
    ) IOBUFDS_inst (
    .O(O), // Buffer output
    .IO(IO), // Diff_p inout (connect directly to top-level port)
    .IOB(IOB), // Diff_n inout (connect directly to top-level port)
    .I(I), // Buffer input
    .T(T) // 3-state enable input, high=input, low=output
    ); 

    二,LVDS  电气特性

    1,LVDS25

    VCCO 是 2.5V
    VOH 是高电平最大 1.675V
    VOL 低电平最小 0.7V
    VODIFF 差模电压最大 600mv ,最小 247mv,典型值 350mv

    VOCM 输出共模电压,最小 1V 最大 1.425V,典型值 1.25V
    VIDIFF 输入差模电压,最大 600mv,最小 100mv,典型 350mv
    VICM 输入共模电压,最大 1.5V,最小 0.3V,典型 1.2V

    2,LVDS

    VCCO 是 1.8V
    VOH 是高电平最大 1.675V
    VOL 低电平最小 0.825V
    VODIFF 差模电压最大 600mv ,最小 247mv,典型值 350mv
    VOCM 输出共模电压,最小 1V 最大 1.425V,典型值 1.25V
    VIDIFF 输入差模电压,最大 600mv,最小 100mv,典型 350mv
    VICM 输入共模电压,最大 1.5V,最小 0.3V,典型 1.2V
    LVDS 器件电气特性是否兼容主要看,VODIF,VOCM,VIDIFF,VICM,可以看到,LVDS25 和 LVDS 的差分电气特性是兼容的。 

    三,LVDS使用举例

    1,输入输出

                    input               clk,
                    input               gtrefclk0_p,
                    input               gtrefclk0_n,
                    output lvds_syn_p,
                    output lvds_syn_n,
                    output lvds_clk_p,
                    output lvds_clk_n,
                    output [7:0] lvds_p,
                    output [7:0] lvds_n,

    2,加入硬件原语:

    reg [15:0] lvds_cnt=16'd0;
    assign lvds_syn = 1'b1;
    OBUFDS #(
    .IOSTANDARD("DEFAULT")
    )  LVDS_SYN(
    .O(lvds_syn_p),
    .OB(lvds_syn_n),
    .I(lvds_syn)
    );

        always @(posedge clk_100)
         begin
            lvds_cnt<=lvds_cnt +1'b1;
         end

    3,产生数据:

    selectio_lvds lvds_o(
        //in
        .clk_in(clk_100),
        .clk_reset(),
        .io_reset(),
        .data_out_from_device(douta),//16-bit
        //out
        .clk_to_pins_p(lvds_clk_p),
        .clk_to_pins_n(lvds_clk_n),
        .data_out_to_pins_p(lvds_p),//16-bit
        .data_out_to_pins_n(lvds_n) //16-bit
    ); 

    4,用rom产生数据

    reg [6:0] addra;
           wire [15:0] douta;
           always @(posedge clk_100)
           begin
               if(addra == 7'd80)
                   addra<=0;
               else    
                   addra<=addra +7'd1;
           end
           
           blk_mem_gen_0 rom(
               .clka(clk_100),
               .addra(addra),
               .douta(douta),
               .ena(dac_en));

    clk_wiz_0 clk_wiz_0
       (
        // Clock out ports
        .clk_out1(clk_100),     // output clk_out1
        .clk_out2(clk_50),     // output clk_out2
        .clk_out3(clk_config),     // output clk_out3
        .clk_out4(clk_120),     // output clk_out4
        // Status and control signals
        .reset(reset), // input reset
        .locked(mmcm_locked),       // output locked
       // Clock in ports
        .clk_in1(clk));    // input clk_in1

    四,lvds代码举例:LVDS 自环测试

    module lvds_loop(
    //sytem clk input
    input clk_i,
    //input clk_i_p,
    //input clk_i_n,
    output card_en_o,
    //uart
    input uart_rx_i,
    output uart_tx_o,
    //lvds loop input
    input dclki_p,
    input dclki_n,
    input din_p,
    input din_n,
    //lvds loop output
    output dclko_p,
    output dclko_n,
    output dout_p,
    output dout_n
    );
    assign card_en_o = 1'b1;
    wire clk50m,clk5m,dclki,din;
    reg uart_rx_r=1'b0;
    //clk_wiz_0 uclk(.clk_out1(clk50m),.clk_out2(clk5m), .clk_in1_p(clk_i_p),.clk_in1_n(clk_i_n));
    clk_wiz_0 uclk(.clk_out1(clk50m),.clk_out2(clk5m), .clk_in1(clk_i));
    //lvds out
    OBUFDS #(
    .IOSTANDARD("DEFAULT"), // Specify the output I/O standard
    .SLEW("SLOW")
    )
    dclko_OBUFDS
    (
    .O (dclko_p ),
    .OB (dclko_n ),
    .I (clk50m )
    );
    OBUFDS #(
    .IOSTANDARD("DEFAULT"), // Specify the output I/O standard
    .SLEW("SLOW")
    )
    dout_OBUFDS
    (
    .O (dout_p ),
    .OB (dout_n ),
    .I (uart_rx_i)
    );
    //lvds in
    IBUFDS
    #(
    .DIFF_TERM("TRUE"), // Differential Termination
    .IBUF_LOW_PWR("TRUE"), // Low power="TRUE", Highest performance="FALSE"
    .IOSTANDARD("DEFAULT") // Specify the input I/O standard
    )
    dclki_IBUFDS
    (
    .O(dclki), // 1-bit output: Buffer output
    .I(dclki_p), // 1-bit input: Diff_p buffer input (connect directly to top-level port)
    .IB(dclki_n) // 1-bit input: Diff_n buffer input (connect directly to top-level port)
    );
    IBUFDS
    #(
    .DIFF_TERM("TRUE"), // Differential Termination
    .IBUF_LOW_PWR("TRUE"), // Low power="TRUE", Highest performance="FALSE"
    .IOSTANDARD("DEFAULT") // Specify the input I/O standard
    )
    ddatai_IBUFDS
    (
    .O(din), // 1-bit output: Buffer output
    .I(din_p), // 1-bit input: Diff_p buffer input (connect directly to top-level port)
    .IB(din_n) // 1-bit input: Diff_n buffer input (connect directly to top-level port)
    );
    always @(posedge dclki)begin
    uart_rx_r <= din;
    end
    assign uart_tx_o = uart_rx_r;
    ila_0 ila_dg (
    .clk(clk50m),
    .probe0({clk5m,uart_rx_i,din,uart_tx_o})
    );
    endmodule

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  • 基于LVDS信号

    2014-05-10 13:45:54
    基于LVDS 技术的信号源设计 低压差分信号
  • 美国国家半导体公司(National Semiconductor Corporation)宣布推出业界首款可输出串行低电压差分信号传输(LVDS)信号的14位双通道、1GHz输入带宽模拟/数字转换器。对于要求极为严格的通信系统、测试和测量仪表以及...
  • 本文章是关于LVDS(低电压差分信号)原理简介。
  • LVDS信号布局布线要求---checklist

    千次阅读 2018-07-03 20:44:59
  • LVDS信号与TTL信号

    万次阅读 2015-01-04 08:55:27
    LVDS信号与TTL信号 液晶显示器驱动板输出的数字信号中,除了包括RGB数据信号外,还包括行同步、场同步、像素时钟等信号,其中像素时钟信号的最高频率可超过28MHz。采用TTL接口,数据传输速率不高,传输距离较短,且...
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    千次阅读 2019-07-29 11:14:00
    即有时行场会同步到达,有时行信号会比场信号迟几个时钟周期,所以图像采集的基准是场信号的下降沿。在场有效的情况下,用行有效代表数据有效。从而保证每一场数据的完整。该流程图如下:       5 、容错...
  • LVDS信号を使う理由.pdf
  • LVDS信号传输原理

    2020-12-23 05:24:34
    LVDS原理与应用简介(1)2007年01月06日星期六16:301LVDS信号介绍LVDS:LowVoltageDifferentialSignaling,低电压差分信号。LVDS传输支持速率一般在155Mbps(大约为77MHZ)以上。LVDS是一种低摆幅的差分信号技术,它使得...
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空空如也

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