낮은 전압 차분 신호
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낮은 전압 차분 신호(영어: Low voltage differential signaling, LVDS)는 저렴한 연선 구리 케이블에 고속으로 동작이 가능한 전기적 신호 시스템이다. 1994년에 소개되었으며, 컴퓨터에 널리 보급되면서, 고속 네트워크와 컴퓨터 버스의 형태로 자리잡았다.
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[편집] 차분 신호 대 단일 신호
LVDS는 차분 신호 시스템이며, 이것은 송신기에서 서로 다른 2개의 전압을 전송하는것을 의미하고, 수신기에서 이것들을 비교한다. LVDS는 정보 부호화에 두개의 전선의 전압차를 사용한다. 송신기는 적은 전류를 소모하며, 일반적으로 3.5 밀리암페어를 소모하고, 전선수나 전송하는 논리 레벨에 의존적이다. 전류는 수신기 끝단에 있는 100 ~ 120 Ω 저항(케이블의 특성 임피던스를 맞춤)을 통과하며 소모되며, 다른 전선을 따라서 반대방향으로 되돌아간다. 옴의 법칙에 의해서, 저항을 교차하는 전압차는 대략 350 밀리볼트이다. 수신기는 논리 레벨을 판단하여 이 전압의 극성으로 식별합니다. 신호의 형태는 전류 루프라고 불린다.
신호의 작은 진폭과 연선에서 넘치는 전자기장 커플링은 방사된 전자기 노이즈를 줄인다.
1.25V(연선 전압의 평균)의 낮은 일반모드 전압은 LVDS가 2.5V 이하로 낮춘 전원 공급 장치가 내장된 회로의 용도를 다양하게 적용할수 있게 한다. 공식적으로 350 mV의 낮은 차분 전압은 LVDS가 다른 시스템보다 적은 전력을 소모하게 한다. 예시로, LVDS 입력 저항에서 정적 전력 소모는 1.2 mW이지만, RS-422 신호의 부하 저항에 의한 소모는 90 mW이다. 부하 저항이 없는 전체 전선은 모든 데이터 비트에 부하를 걸고 제거해야 한다. 고속 주파수와 부하 저항을 사용하면 하나의 비트가 전선(광속으로 전송하는 동안)의 한부분을 보호하여 좀더 전력효율이 좋다.
LVDS만 차분 신호 시스템에 사용되는것은 아니다. 다른 차분 신호 시스템 목록은 차분 신호에 있다. 다만 현재 LVDS만이 저전력 손실과 고속 전송이 결합되어 개발되어 있다.
[편집] 응용
LVDS는 1990년대 중반 이후에 대중화 되었다. 이전에는, 컴퓨터가 빠른 데이터 전송 같은것을 하기에 매우 느렸고, 빠른 속도의 데이터폭 만큼 라인폭을 두배로 늘려서 운용하면 되었다. 멀티미디어나 슈퍼컴퓨터 사용자는 많은양의 데이터 전송과 수미터 만큼 긴 라인(사례로, 디스크 드라이브에서 워크스테이션으로)의 필요성이 LVDS를 널리 보급하게 된다.
컴퓨터 버스에 사용되는 LVDS의 2가지는 하이퍼트랜스포트와 파이어와이어가 있으며, 어느쪽이든 측정가능한 일관된 상호연결(SCI)이 주도해온 이전-퓨쳐버스 워크에 기원을 두고 있다. LVDS는 고속 전송과 긴케이블을 보장하는 SCSI 표준(울트라2 SCSI 이후 버전)을 지원한다. 직렬 ATA, 급속입출력(RapidIO)와 스페이스와이어는 고속 전송이 가능한 LVDS로 개발 되었다.
LVDS는 영상 장치로 부터 컴퓨터 모니터에 영상 데이터를 전송할수도 있으며, 몇 평판 패널에 FPD-링크(Flat Panel Display Link) 나 공개된 낮은 전압 차분 신호 디스플레이 인터페이스(OpenLDI) 표준에 사용된다. 이러한 표준은 최대 112 Mhz 화소 클럭이 가능하며, 60 Hz 프레임에서 1400 x 1050 (SXGA+)를 만족시킨다. 이중 링크는 60 Hz 프레임에서 최대 2048 x 1536 QXGA 해상도까지 끌어올린다. FPD-링크는 5 m 이하의 케이블에서 동작하고, 낮은 전압 차분 신호 디스플레이 인터페이스(LDI)에서는 10 m 까지 확장할수 있다.
[편집] 직병렬 변환기 (직렬기/병렬기)
LVDS는 직렬 통신을 사용하여, 하나의 전선에 비트데이터로 전송하는것을 포함하고 있다.(몇 비트, 보통 8비트를 전송하는 병렬 통신의 반대 개념) 고속으로 내부채널 동기화를 사용하여, 넓은 병렬 버스보다 빠른 직렬 데이터 통신을 가능하게 한다. 직렬 데이터와 병렬 데이터를 변환하는 장치를 직렬기/병렬기로 부르고 줄여서 직병렬 변환기라고 한다.
[편집] 다중 LVDS
직렬 데이터 전송이 빠르지 않을때, 몇 비트 혹은 바이트(PCI 익스프레스)처럼 LVDS 병렬 형태의 전송을 할수 있다. 이 시스템은 컴퓨터 버스 LVDS나 BLVDS라고 부른다. 표준 LVDS 송신기는 점대 점연결로 설계되었지만, 다중 터미널에 입력이 가능하도록 고전류 출력으로 개선된 LVDS 송신기를 사용하여 바이트 버스 시스템을 만들수 있다. 버스 LVDS와 ([[텍사스 인스트루먼츠]의 )LVDM은 de facto 다중 LVDS 표준이다. 다중 LVDS (MLVDS)는 미국 통신 산업 협회 (TIA) 표준 (TIA-899)이고, 시차를 위한 진보된 통신 계산 구조(AdvancedTCA)에 사용되도록 발전하였다.
MLVDS는 두가지 형식의 수신기가 있다. 형식1은 LVDS와 거의 호환되고 0V 스레시홀드를 사용한다. 형식2는 개방 회로와 단락 회로같은 다양한 오류를 지속적으로 처리하는 100mV 스레시홀드를 사용한다. MLVDS의 전압:
| 입력 최소/최대 | 일반모드 출력 최소/최대 | 출력 진폭 최소/최대 |
| -1.4 / 3.8 V | 0.3 / 2.1 V | 0.480 / 0.650 V |
[편집] SCI-LVD
현재의 LVDS 형태는 신속한 시도로 앞서나가기 시작한 SCI-LVD는, IEEE 1596.3 표준의 특징이 있는 측정가능한 일관된 상호연결 (SCI)의 한 부분에 속한다. 상호연결된 다중 프로세서 시스템을 위해 설계되었다.
[편집] 표준
미국 표준 학회(ANSI)/미국 통신 산업 협회(TIA)/미국 전자 산업 협회(EIA-644-A)(2001년에 발표됨)에서 LVDS 표준을 정의했다. 구리 연선에 최대 655 Mbit/s 전송률을 제안되었지만, 이상적인 전송매체에는 1.9 Gbit/s 이상의 속도가 가능하다고 예상되었다.
[편집] 바깥 고리
[편집] 같이 보기
- ((영어))LVDS 기술 소개, 내셔널 반도체, AN-971, 1998년 7월.
- ((영어))LVDS 사용자 메뉴얼, 내셔널 반도체, 3번째 판, 2004년.
