LVDS電平是根據(jù)ANSI/EIA/TIA-644定義的一種電平標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)定義的相關(guān)參數(shù)如下：

圖1 LVDS電平標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的制定一方面取決于器件的制造工藝水平，另一方面取決于該標(biāo)準(zhǔn)面向的應(yīng)用場(chǎng)景的性能要求。這意味著在不同的參數(shù)里，思考參數(shù)的取值的方法可能大相徑庭。

1. LVDS電平基本原理

圖2 LVDS發(fā)送和接收電路的結(jié)構(gòu)

LVDS的發(fā)送電路一般為圖2所示的全橋結(jié)構(gòu)，當(dāng)T1和T4導(dǎo)通時(shí)，發(fā)送側(cè)輸出的電流通過末端100歐姆的匹配電阻形成回路，此時(shí)電壓上正下負(fù)；當(dāng)T2和T3導(dǎo)通時(shí)，末端電阻的電流流向逆轉(zhuǎn)，此時(shí)電壓下負(fù)上正，LVDS即通過此來傳輸高低電平。另外，發(fā)送電路內(nèi)部一般都會(huì)有直流偏置來提供共模電壓。
2. 共模電壓

LVDS電平標(biāo)準(zhǔn)對(duì)共模電壓做了具體的要求，并且根據(jù)實(shí)際的芯片手冊(cè)來看，輸入輸出對(duì)共模電壓的要求并不一致，那么，共模電壓有什么作用，為什么共模電壓的要求會(huì)不一致呢。

圖3 SN65LVDS049 的輸入輸出參數(shù)

圖3截取了SN65LVDS049 的相關(guān)參數(shù)，可以看到其輸出共模電壓是1.125V ~ 1.375V，輸入共模電壓為0.05~2.35V，兩者相差較大，原因在于輸出參數(shù)為性能要求決定，通過內(nèi)部偏置電壓，可以滿足參數(shù)的要求，而輸入?yún)?shù)則更多的由器件本身特性決定，它表示該器件可正常工作的一個(gè)范圍。至于為什么是這么一個(gè)范圍，則需要進(jìn)一步分析。

LVDS的接收器是一個(gè)運(yùn)放，運(yùn)放的輸入級(jí)如圖4所示。

圖4 運(yùn)放輸入級(jí)的結(jié)構(gòu)

M1和M2組成電流鏡，為M3和M4組成的差分輸入對(duì)提供有源負(fù)載。使用電流鏡的原因是因?yàn)?a target="_blank">電流源的阻抗非常大，根據(jù)A v =gmR D ,理論上可以提供很大電壓增益，并且電流源也可提供穩(wěn)定的偏置電流，減小溫度的影響。MOS管的跨導(dǎo)gm在飽和區(qū)較大且較為穩(wěn)定，所以在放大電路中，MOS管一般工作在飽和區(qū)。為了滿足這個(gè)要求，我們需要對(duì)MOS管的工作點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，這也是共模電壓的任務(wù)。

為了簡(jiǎn)化分析，假設(shè)MOS的開啟電壓為0，如若要使MOS管工作在飽和區(qū)，要滿足V gd

Vcm -VDD -Von（sat）

即：

Vcm

顯然，Vcm應(yīng)大于Vth ，故有：

Vth

可見，輸入共模電壓的取值是比較寬泛的，所以，當(dāng)輸入電壓的值較大，輸入共模電壓的值自然會(huì)升高。而輸出共模電壓的值是內(nèi)部偏置電壓決定的，兩者存在差異是正常的。

3. 終端電阻、偏置電流源以及輸入門限電壓
   終端匹配電阻取值100ohm主要是為了阻抗匹配。從標(biāo)準(zhǔn)上看，偏置電流源的大小也是可以調(diào)節(jié)的，擺幅低時(shí)傳輸距離短，但是可以達(dá)到更高的頻率，反之則傳輸距離可以變長(zhǎng)但頻率上限會(huì)降低。門限電壓則可由器件工藝控制，是一個(gè)硬性指標(biāo)。