差分傳輸是一種信號傳輸的技術，區別于傳統的一根信號線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號，這兩個信號的振幅相同，相位相反。在這兩根線上的傳輸的信號就是差分信號。信號接收端比較這兩個電壓的差值來判斷發送端發送的邏輯狀態。在電路板上，差分走線必須是等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線。

差分信號與傳統的一根信號線一根地線（即單端信號）走線的做法相比，其優缺點分別是。
優點：

1 抗干擾能力強。干擾噪聲一般會等值、同時的被加載到兩根信號線上，而接收端關心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。

2 能有效抑制電磁干擾（EMI）。由于兩根線靠得很近且信號幅值相等，這兩根線與地線之間的耦合電磁場的幅值也相等，同時他們的信號極性相反，按右手螺旋定則，那他們的磁力線是互相抵消的。兩根線耦合的越緊密，互相抵消的磁力線就越多。泄放到外界的電磁能量越少。

3 時序定位準確。差分信號的接收端是兩根線上的信號幅值之差發生正負跳變的點，作為判斷邏輯0/1跳變的點的。而普通單端信號以閾值電壓作為信號邏輯0/1的跳變點，受閾值電壓與信號幅值電壓之比的影響較大，不適合低幅度的信號。

4 發送端電流源始終導通，消除開關噪聲帶來的尖峰（單端技術中所需要）和大電流晶體管不斷導通-關斷造成的電磁干擾EMI。

缺點：

若電路板的面積非常吃緊，單端信號可以只有一根信號線，地線走地平面，而差分信號一定要走兩根等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的線。這樣的情況常常發生在芯片的管腳間距很小，以至于只能穿過一根走線的情況下。

LVDS：應用最廣泛的差分技術

LVDS信號擺幅低，為350mv，對應功耗很低，速率達到3.125Gbps。總的來說，終接方法簡單、功耗和噪聲低等優點，使得LVDS成為幾十Mbps至3Gbps、甚至更高的應用之首選。

圖1

Low Voltage Differential Signaling，是一種低擺幅的電流型差分信號技術。LVDS 驅動器級在一個始終開啟的 3.5 mA （典型值）電流源環境中運行。需通過差分對導體以不同方向重新分配電流，便可形成總線上的邏輯 1 和 0。

圖2

LVDS驅動器和接收器

由于專為點對點信號傳輸而設計，LVDS 使用的是一種簡單的端接方案。安裝在接收機輸入端的單個 100-ohm 電阻端接差分對，從而消除了反射。

由于高阻抗接收機輸入，驅動器電流源的全部電流流經端接電阻，從而產生了一個 350 mV 額定值的低、差分總線電壓。該電壓在 1.2V 共模電位左右擺動，一般LVDS接收器可以承受至少±1V的驅動器與接收器之間的地的電壓變化，所以在+0.2V~+2.2V的寬共模范圍內，接收器的閾值可以保證為100mv或更低。這個組合可提供出色的噪聲裕量，對驅動器與接收器之間的共模信號漂移的容忍度也會更好。

圖3

LVDS輸出電平

盡管低功耗、低 EMI 和高噪聲抗擾度使得 LVDS 成為高速數據轉換器的接口選擇，但是必須運用精心的布局技術，以避免阻抗不連續和信號時延差，否則就抵消了上述 LVDS 的好處。不管使用的LVDS傳輸媒質是PCB線對還是電纜，都必須采取措施防止信號在媒質終端發生反射，同時減少電磁干擾。LVDS要求使用一個與媒質相匹配的終端電阻(100±20Ω)，該電阻終止了環流信號，應該將它盡可能靠近接收器輸入端放置。LVDS驅動器能以超過155.5Mbps的速度驅動雙絞線對，距離超過10m。

MLVDS：一種可替代RS-485的高速、短距傳輸方案

M-LVDS將LVDS延伸到用于解決多點應用中的問題，相對于同樣多點應用的RS-485和CAN技術，M-LVDS能夠以更低的功耗實現更高速的通信鏈路。相對于LVDS，M-LVDS驅動輸出強度更高，躍遷時間可控，共模范圍更廣且面向總線空閑條件提供故障安全接收器選項。

RS-485和MLVDS都是通過多點差分總線交換二進制數據的一種得到廣泛應用的電氣標準。兩種技術都使用了差分信號來保證低功耗、高速和出色的抗噪聲性能。

圖4

驅動器和接收器關鍵參數對比

對于要驅動信號在長電纜上傳輸的情況，RS-485有較高的擺幅和更寬的共模輸入范圍，有助于實現更遠的傳輸距離。不過M-LVDS具有更高的速度，大大降低的功耗和EMI輻射。RS-485具有長距離傳輸能力，一般以電纜為傳輸介質，而M-LVDS則更多的在背板上傳輸。兩種技術共享的一個應用是在長電纜上進行的點到點信號傳輸，100米以上推薦的是RS-485，100米以內（一般40米以內）更多考慮M-LVDS。

圖5

LVDS和M-LVDS共模電壓與差分輸出電壓對比

M-LVDS其實是LVDS技術的延伸，除了拓撲結構外，將兩者進行比較。上圖顯示了LVDS和M-LVDS的差分輸出電壓和共模范圍規格。對于LVDS，在負載為100Ω的情況 下，輸出電壓擺幅|VOD|最小為250 mV、最大為450 mV。相較而言，M-LVDS驅動器強度更高，在負載為 50 Ω（兩個100 Ω的端接電阻，總線的任意一端）的情況下，最小輸出電壓擺幅|VOD|為480 mV，最大值則為650mV，所以可以解決多點應用中的問題。

圖6

LVDS和M-LVDS的接收器閾值對比

接收器閾值是一種差分電平，高于或低于此電平時，接收的信號就會算作邏輯1或邏輯0。對于LVDS，正VOD >= +100 mV 對應于邏輯1，負VOD <= ?100 mV則對應于邏輯0。對于1類M-LVDS接收器，正VOD ≥ +50 mV對應于邏輯1，負 VOD ≤ ?50 mV則對應于邏輯0。兩個電壓閾值之間是躍遷區。

圖7

部分典型LVDS和M-LVDS應用中的 電纜長度(雙絞線)與數據速率

LVDS和M-LVDS傳輸距離均受兩個主要因素的影響:傳輸介質和數據速率。
PCB走線通常允許大約幾十厘米的傳輸距離，雙絞線電纜用于LVDS時允許大約幾米的傳輸距離，由于驅動器強度更高，M-LVDS一般能通過更長的電纜進行傳輸，允許幾十米。更高的數據速率會極大地限制傳輸距離；1Gbps下的LVDS或許只能通過1米的優質電纜+額外的信號調理進行傳輸，但是在100 Mbps條件下傳輸距離可能達到10米 。