一、LVDS基础概念

大家好，我是老徐，做硬件信号完整性十几年了。今天这课咱们聊聊LVDS的基础。别看是基础，很多坑都埋在这里。我自己就栽过不止一回。

1.1 LVDS 到底是怎么工作的？

LVDS 全称是 Low‑Voltage Differential Signaling，低压差分信号。说白了，就是用两根线传一个信号。

为什么会这么做？很简单——两根线上电流方向相反，形成差分。接收端只看两根线的差值，不看单根对地的电压。这么一来，外界的共模噪声（比如电源抖动、地弹）就被差掉了。

我习惯把LVDS驱动端想象成一个恒流源。典型电流是3.5mA。它通过一对MOS管切换方向，流经100Ω终端电阻。电阻两端就产生了约350mV的电压差。这就是差分电压摆幅。

1.2 电压摆幅与共模电压范围

电压摆幅

一般认为LVDS的差分摆幅是250mV~400mV，典型值是350mV。别小看这个低摆幅——它直接带来了低功耗和高速度。我做过一个项目，想把LVDS换成单端3.3V的CMOS，结果功耗直接飙了3倍，速率还上不去。

共模电压范围

LVDS的共模电压（V_CM）标准是1.125V~1.375V。驱动端会自动维持在这个范围。但接收端的共模输入范围更宽，通常是0V~2.4V。

所以共模电压偏移是LVDS链路失效的常见原因。你想想看，接收端共模范围虽然宽，但传输线损耗、地偏移、ESD都会把共模电压推出范围。

1.3 差分信号的优势

很多同学问：为什么非要用差分？单端不能用吗？

我举个例子：你在一根长线上传3.3V信号，地噪声一上来，逻辑可能就翻了。而差分信号用两根线同时受干扰，但差值基本不变。这就是共模抑制。

• 抗共模噪声：电源纹波、EMI耦合都会被差分对抵消。实测在相同噪声环境下，LVDS误码率比单端低至少两个数量级。
• 低电磁辐射：两根线电流方向相反，远场磁场互相抵消。我用近场探头扫过LVDS走线——辐射比单端CMOS低十几dB。
• 低功耗：350mV摆幅 vs 3.3V摆幅，动态功耗按平方关系降了将近90倍。适合电池供电产品。
• 高速传输：小摆幅 + 电流模式，信号翻转时间短。目前LVDS可以跑到Gbps级别。
• 共模适应能力：只要接收端共模输入在范围内，驱动和接收可以不共地。这在跨板传输时特别有用。

1.4 核心知识结构

下面这张图可以帮你把LVDS基础串起来。自己画了这张流程，每次培训都会贴出来。