LVDS

LVDS(엘브이디에스)는 "Low-Voltage Differential Signaling"의 약자로서, 저전압 차등 시그널링이라는 뜻이다. TIA/EIA-644라고도 알려져 있다. 이는 차등 시그널링의 전기적인 특성을 규정한 기술표준이며 직렬통신의 표준이지만 프로토콜은 아니다.

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개요

LVDS 통신 기본회로

LVDS는 단순한 물리 계층 규격이며 많은 데이터 통신 표준과 응용에서 이를 사용하고 OSI 모델의 데이터 링크 계층에 추가하였다. LVDS는 낮은 출력에서 작동하며 저렴한 연선 구리 케이블을 사용하여 초고속으로 작동할 수 있다.

1994년에 소개되었으며 LCD-TVs, 자동차 인포테인먼트 시스템, 산업카메라와 머신비전(machine vision), 노트북과 테블릿 컴퓨터 및 통신 시스템 등에 보편적으로 사용되었다. 대표적인 애플리케이션으로는 고속 비데오, 그래픽, 비데오 카메라 데이터 전송(video camera data transfers)과 일반 목적의 컴퓨터 버스가 있다.

초기에 노트북과 LCD 디스플레이 제조업자들이 내부에서 프로토콜을 언급할 때 LVDS로 FPD-Link를 대신하여 사용하였으며 LVDS라는 용어는 실수로 비데오 디슬플레이 엔진니어링 용어집에서 평면 패널 디스플레이 링크와 동의어로 되었다.

특징

1. 저전력
2. 저 EMI, 소음 신호 상쇄
3. 저전압 스윙 차등 신호를 사용
4. 트위스트 페어 동선을 사용하여 3.5mA의 전류를 제공하는 전류 모드 드라이버로 구성
5. 수신기 입력 단자 사이에 350mV의 전압차 발생
6. 마진 이내에서 효율적으로 동위상 소음신호와 접지 편이(Ground Shift)를 제거

장점

1. 차등 특성으로 공통 전압 소음 신호를 감소하며 소음 신호의 방출량도 줄인다.
2. 느린 속도의 다채널 병렬 데이터를 고속의 단일 LVDS 채널로 직렬화하였다.
3. 전력 소모가 적다

표준

2001년에 발행한 ANSI/TIA/EIA-644-A 표준은 LVDC를 정의하고 트위스트 페어 동선을 이용하여 데이터를 전송하는 최대 속도를 655Mbit/s로 권장하였다. 하지만 현재의 고품질 전송 메체에서 1~3Gbit/s의 데이터 전송 속도는 아주 보편적이다. 오늘 날, LVDS와 같이 광대역 디지털 비데오 신호 전송을 대상한 기술은 자동차에도 사용되고 있으며 EMC에 유리한 원인으로 차등 신호 방식으로 신호를 전송한다. 단, 고품질 차폐 트위스트 페어 케이블(high-quality shielded twisted pair cables)은 정교한 커낵터 시스템과 함께 사용되어 배선이 되어야 한다. 이와 대응하는 방법은 동축 케이블의 사용이다. 연구 결과에 따르면 단순한 전달 매체에도 불구하고 고주파수 범위에서 방사와 내성의 지배는 가능하며 미래의 고속 비데오의 연결은 더 작고 가볍게 또 더 싸게 실현할 수 있다.

시리얼 비디오 전송 기술은 널리 자동차에 적용되어 카메라, 디스플레이 및 제어장치를 연결한다. 압축하지 않은 비데오 데이터는 특정 프로그램에 유리한 점들을 갖고 있다. 직렬 통신 프로토콜은 현재 3~4 Gbit/s 범위내 데이터 전송율을 허용하며 최대로 풀 HD 해상도로 디스플레이의 제어가 가능하다. 추가되는 하드웨어와 소프트웨어에 관한 요구가 낮은 연유로 제어 유니트중의 직렬 변환기와 역직렬 변환기 구성 요소를 통합하는 것은 간단하고 비용이 저렴하다. 이에 반해 네트워크 콘트롤러로의 비데오 전송 연결은 버스 솔루션을 필요로 하며 필요한 경우에는 데이터 압축도 추진해야 한다. 많은 애플리케이션의 경우 비데오 아키택쳐 전체에 완전한 네트워크 기능이 필요하지 않으며 일부 통합체에는 이미지 품질의 손실과 추가 대기 시간으로 인해 데이터 압축이 적합하지 않기에 버스를 지향하는 비데오 전송 기술은 현재 부분적으로 인기가 있다.

참고자료

• "Low-voltage differential signaling", Wikipedia
• 킹형의 월간 전자연구소, 〈LVDS 통신 쉽게 이해하기〉, 《사이트》, 2020-07-04

같이 보기

• 저전압
• 시그널
• CAN
• 통신

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