SN65LVDSxxx 高速差分線驅(qū)動(dòng)器和接收器詳解

在當(dāng)今高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)代，對(duì)于可靠、高效的差分線驅(qū)動(dòng)器和接收器的需求愈發(fā)迫切。德州儀器（TI）的 SN65LVDSxxx 系列產(chǎn)品，如 SN65LVDS179、SN65LVDS180、SN65LVDS050 和 SN65LVDS051，正是滿足這一需求的優(yōu)秀解決方案。下面，我們就來深入了解一下這些器件。

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產(chǎn)品概述

SN65LVDSxxx 系列是單通道和雙通道的 LVDS 線驅(qū)動(dòng)器和接收器，它們采用低電壓差分信號(hào)（LVDS）技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá) 400 Mbps 的信號(hào)速率，完全符合或超過 ANSI TIA/EIA - 644 - 1995 標(biāo)準(zhǔn)的要求。

產(chǎn)品特性分析

1. 高速與兼容性

該系列支持全雙工信號(hào)速率高達(dá) 150 Mbps，部分情況下可達(dá)到 400 Mbps。同時(shí)，它們采用單一的 3.3 - V 電源供電，LVTTL 輸入電平具備 5 - V 容忍度，這使得它能很好地與 3.3 - V TTL 以及 5 - V TTL 邏輯兼容，也允許 3.3 - V CMOS 和 5 - V CMOS 輸入，為不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更多的可能性。

2. 低功耗與穩(wěn)定性

在 200 MHz 時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的功率消耗典型值為 25 mW，接收器為 60 mW，展現(xiàn)出了低功耗的特性。而且驅(qū)動(dòng)器能夠維持 1.2 V（±75 mV）的共模輸出電壓，在 3.0 - V 至 3.6 - V 的電源范圍內(nèi)都能保持輸出信號(hào)在規(guī)定值內(nèi)，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3. 高可靠性

總線引腳的靜電放電（ESD）性能超過 12 kV，增強(qiáng)了器件在復(fù)雜環(huán)境下的可靠性。接收器在 $V{CC} < 1.5 V$ 時(shí)仍能保持高輸入阻抗，并且具備開路故障安全功能，當(dāng)輸入開路時(shí)，接收器會(huì)通過 300 - kΩ 電阻將信號(hào)線拉至 $V{CC}$，并通過與門檢測(cè)該情況，強(qiáng)制輸出為高電平。

應(yīng)用領(lǐng)域

SN65LVDSxxx 系列在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如無線基礎(chǔ)設(shè)施、電信基礎(chǔ)設(shè)施以及打印機(jī)等。這些領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性都有較高的要求，而該系列產(chǎn)品正好能夠滿足這些需求。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電源供應(yīng)

LVDS 驅(qū)動(dòng)器和接收器設(shè)計(jì)為單電源供電，供電電壓范圍在 3.0 V 至 3.6 V 之間。在實(shí)際應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)器和接收器可能位于不同的電路板甚至不同的設(shè)備上，此時(shí)需要使用單獨(dú)的電源，并且要確保驅(qū)動(dòng)器和接收器電源之間的接地電位差小于 |±1 V|。同時(shí)，要注意在電路板級(jí)和局部設(shè)備級(jí)使用旁路電容，以減少電源噪聲對(duì)器件的影響。

2. 旁路電容的選擇

旁路電容在電源分配電路中起著關(guān)鍵作用。在低頻時(shí)，好的數(shù)字電源能提供低阻抗路徑，但在高頻時(shí)，就需要使用旁路電容來解決阻抗問題。通常，大的旁路電容（10 至 1000 μF）在 kHz 范圍內(nèi)表現(xiàn)良好，但由于其尺寸和引腳長(zhǎng)度，在現(xiàn)代數(shù)字電路的開關(guān)頻率下會(huì)有較大的電感值。因此，建議使用更小的電容（nF 至 μF 范圍）并安裝在集成電路旁邊。例如，對(duì)于 LVDS 芯片，可根據(jù)公式 $C{chip}=left(frac{Delta I{Maximum SPoange Supply Current }}{Delta V{Maximum Power Supply Noise }}right) × T{Rise Time }$ 來確定旁路電容的值。

3. 互連介質(zhì)與布線

物理通信通道可以是滿足 LVDS 標(biāo)準(zhǔn)的任何平衡配對(duì)金屬導(dǎo)體，如雙絞線、雙軸電纜、扁平帶狀電纜或 PCB 走線?；ミB的標(biāo)稱特性阻抗應(yīng)在 100 Ω 至 120 Ω 之間，變化不超過 10%。在 PCB 設(shè)計(jì)中，有微帶線和帶狀線兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可供選擇。TI 建議在可能的情況下，將 LVDS 信號(hào)路由在微帶傳輸線上。同時(shí)，要注意控制走線的寬度和間距，確保差分對(duì)的均衡，并使用 3 - W 規(guī)則來減少串?dāng)_。

4. 端接電阻

LVDS 通信通道采用電流源驅(qū)動(dòng)傳輸線，并通過端接電阻將傳輸?shù)?a href="http://www.greenbey.cn/tags/電流/" target="_blank">電流轉(zhuǎn)換為接收器輸入的電壓。為了確保波的入射切換，端接電阻應(yīng)與傳輸線的特性阻抗匹配，誤差在 10% 以內(nèi)。端接電阻應(yīng)盡可能靠近接收器放置，以減少電阻到接收器的短線長(zhǎng)度。

典型應(yīng)用案例與曲線分析

在實(shí)際應(yīng)用中，作者進(jìn)行了不同速率下的測(cè)試，得到了一些典型的眼圖。這些眼圖展示了在 150 Mbps 和 400 Mbps 等不同速率下，SN65LVDSxxx 系列產(chǎn)品的性能表現(xiàn)。通過觀察眼圖，可以評(píng)估信號(hào)的質(zhì)量，判斷是否存在噪聲、串?dāng)_等問題。

總結(jié)

SN65LVDSxxx 系列高速差分線驅(qū)動(dòng)器和接收器具有高速、低功耗、高可靠性等諸多優(yōu)點(diǎn)，適用于多種高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過程中，需要注意電源供應(yīng)、旁路電容選擇、互連介質(zhì)與布線以及端接電阻等要點(diǎn)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。希望廣大電子工程師在實(shí)際應(yīng)用中能夠充分發(fā)揮該系列產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出更加優(yōu)秀的系統(tǒng)。大家在使用過程中有什么問題或者經(jīng)驗(yàn)，歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。