高速差分線收發(fā)器SN65LVDM1676和SN65LVDM1677的技術(shù)解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高速數(shù)據(jù)傳輸一直是一個(gè)重要的研究方向。SN65LVDM1676和SN65LVDM1677這兩款高速差分線收發(fā)器，憑借其出色的性能，在高速數(shù)據(jù)傳輸方面展現(xiàn)出了卓越的優(yōu)勢(shì)。本文將深入剖析這兩款收發(fā)器的特點(diǎn)、工作原理、性能參數(shù)以及應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師在相關(guān)設(shè)計(jì)中提供有價(jià)值的參考。

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產(chǎn)品概述

SN65LVDM1676和SN65LVDM1677是集成了十六個(gè)差分線發(fā)射器或接收器的芯片，采用了低電壓差分信號(hào)（LVDS）技術(shù)。這種技術(shù)使得它們?cè)谧鳛榻邮掌鲿r(shí)，每個(gè)收發(fā)器的信號(hào)速率最高可達(dá)200 Mbps；作為發(fā)射器時(shí)，每個(gè)收發(fā)器的信號(hào)速率最高可達(dá)650 Mbps。與TIA/EIA - 644標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備相比，這兩款產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)器輸出電流翻倍，能為50 - Ω負(fù)載提供最小247 mV的差分輸出電壓，支持雙端接線路和半雙工操作。同時(shí)，接收器能夠檢測(cè)到100 mV的電壓差，并且在發(fā)射器和接收器之間存在高達(dá)1 V的地電位差時(shí)仍能正常工作。

LVDS技術(shù)之所以被這兩款收發(fā)器采用，是因?yàn)樗邆涔牡?、帶寬高的特點(diǎn)，非常適用于高速數(shù)據(jù)傳輸。不過在長線傳輸中，可能會(huì)面臨信號(hào)衰減、噪聲和干擾以及信號(hào)失真等問題。但通過采用預(yù)加重技術(shù)、選擇合適的電纜和電源線材料、運(yùn)用信號(hào)調(diào)理和增強(qiáng)技術(shù)以及優(yōu)化接收端電路設(shè)計(jì)等優(yōu)化方案，能夠顯著提高其傳輸性能和穩(wěn)定性。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否也遇到過LVDS信號(hào)傳輸?shù)膯栴}，又是如何解決的呢？

產(chǎn)品特性

接口模式與輸出特性

支持單工（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）或半雙工（多點(diǎn)）接口模式，能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。在輸出特性方面，當(dāng)接入50 - Ω負(fù)載時(shí)，典型差分輸出電壓為340 mV，并且在'LVDM1677產(chǎn)品中集成了110 - Ω線路終端，有助于提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

低延遲與高可靠性

驅(qū)動(dòng)器的傳播延遲時(shí)間典型值為2.5 ns，接收器的傳播延遲時(shí)間典型值為3 ns，能夠快速處理和傳輸信號(hào)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器禁用或$V_{CC} < 1.5 V$（電源上下電）時(shí)，驅(qū)動(dòng)器處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，確保在各種情況下都能實(shí)現(xiàn)無毛刺操作和熱插拔功能，同時(shí)具備超過12 kV的總線終端靜電放電（ESD）保護(hù)，大大提高了產(chǎn)品的可靠性。

邏輯兼容性與封裝形式

采用低電壓TTL（LVTTL）邏輯輸入電平，并且具有5 - V容限，能夠與多種邏輯電路兼容。產(chǎn)品封裝在具有20 mil終端間距的薄收縮小外形封裝中，便于在不同的電路板上進(jìn)行布局和焊接。

性能參數(shù)詳解

絕對(duì)最大額定值

在使用這兩款產(chǎn)品時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值，如$V_{CC}$電源電壓范圍為 - 0.5 V至4 V，輸入電壓范圍（A、TX/RX）為 - 0.5 V至6 V，Y或Z為 - 0.5 V至4 V等。超出這些額定值可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成永久性損壞，因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)必須嚴(yán)格遵守。

推薦工作條件

推薦的$V{CC}$電源電壓為3 V至3.6 V，標(biāo)稱值為3.3 V。高電平輸入電壓$V{IH}$最小為2 V，低電平輸入電壓$V{IL}$最大為0.8 V。差分輸入電壓幅度$|V{ID}|$范圍為0.1 V至0.6 V。在這些推薦工作條件下，產(chǎn)品能夠發(fā)揮出最佳性能。

電氣特性

• 驅(qū)動(dòng)器特性：在不同的工作模式下，驅(qū)動(dòng)器的供電電流有所不同。例如，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器啟用、接收器禁用且接入相應(yīng)負(fù)載時(shí)，典型供電電流為140 mA，最大值為175 mA。差分輸出電壓幅度在不同負(fù)載下也有明確的范圍，如接入50 - Ω負(fù)載時(shí)，最小值為247 mV，典型值為340 mV，最大值為454 mV。
• 接收器特性：接收器的正、負(fù)差分輸入電壓閾值分別為100 mV和 - 100 mV。高電平輸出電壓$V{OH}$在輸出電流為 - 8 mA時(shí)為2.4 V，低電平輸出電壓$V{OL}$在輸出電流為8 mA時(shí)最大為0.4 V。

開關(guān)特性

驅(qū)動(dòng)器和接收器的傳播延遲時(shí)間、脈沖斜移、通道間輸出斜移以及器件間斜移等開關(guān)特性，對(duì)于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性至關(guān)重要。例如，驅(qū)動(dòng)器的低到高電平和高到低電平輸出的傳播延遲時(shí)間典型值均為2.5 ns，最大值為3.6 ns。

應(yīng)用信息

故障安全功能

在差分信號(hào)應(yīng)用中，當(dāng)信號(hào)對(duì)之間沒有差分電壓時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)是一個(gè)關(guān)鍵問題。這兩款產(chǎn)品的LVDS接收器在處理開路輸入電路情況時(shí)具有獨(dú)特的故障安全功能。當(dāng)出現(xiàn)開路情況（如驅(qū)動(dòng)器處于高阻抗?fàn)顟B(tài)或電纜斷開）時(shí)，接收器會(huì)通過300 - kΩ電阻將信號(hào)對(duì)的每條線路拉至接近$V_{CC}$，并使用與門檢測(cè)該條件，強(qiáng)制輸出為高電平，確保在差分輸入電壓幅度小于50 mV時(shí)，接收器輸出仍然有效。

適用場(chǎng)景

這兩款產(chǎn)品適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)基帶數(shù)據(jù)傳輸，傳輸介質(zhì)可以是印刷電路板走線、背板或電纜。由于集成了大量的收發(fā)器以及平衡信號(hào)的低脈沖斜移特性，它們能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)的極其精確的定時(shí)對(duì)齊，非常適合同步并行數(shù)據(jù)傳輸。不過，數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罱K速率和距離會(huì)受到傳輸介質(zhì)的衰減特性、環(huán)境噪聲耦合以及其他系統(tǒng)特性的影響。

封裝與包裝信息

封裝形式

兩款產(chǎn)品均采用TSSOP（DGG）封裝，具有64個(gè)引腳，引腳間距為20 mil，這種封裝形式便于在電路板上進(jìn)行布局和焊接，同時(shí)也能提供良好的電氣性能。

包裝信息

產(chǎn)品提供多種包裝選項(xiàng)，包括管裝（TUBE）和大卷帶裝（LARGE T&R）。不同包裝的數(shù)量和適用場(chǎng)景有所不同，如管裝每包25個(gè)，適用于小批量生產(chǎn)或測(cè)試；大卷帶裝每卷2000個(gè)，適合大規(guī)模生產(chǎn)。同時(shí)，產(chǎn)品符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，引腳鍍層材料為NIPDAU，具有較好的環(huán)保性能和可焊性。

結(jié)語

SN65LVDM1676和SN65LVDM1677以其高速、低延遲、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，為電子工程師在高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)中提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，合理選擇工作條件，充分利用產(chǎn)品的各項(xiàng)特性，同時(shí)注意其絕對(duì)最大額定值和各種性能參數(shù)，以確保設(shè)計(jì)的可靠性和穩(wěn)定性。大家在使用這兩款產(chǎn)品時(shí)，有沒有發(fā)現(xiàn)一些獨(dú)特的應(yīng)用技巧或者遇到過什么挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。