SNx5LVDSxx高速差分線驅(qū)動(dòng)器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高速數(shù)據(jù)傳輸一直是一個(gè)關(guān)鍵需求。LVDS（低電壓差分信號(hào)）技術(shù)因其低功耗、高速度和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在眾多應(yīng)用中得到了廣泛應(yīng)用。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探討一下德州儀器（TI）的SN55LVDS31、SN65LVDS31、SN65LVDS3487和SN65LVDS9638這幾款高速差分線驅(qū)動(dòng)器。

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一、產(chǎn)品概述

SNx5LVDSxx系列設(shè)備是雙通道和四通道LVDS線路驅(qū)動(dòng)器，它們采用單一電源供電，標(biāo)稱電壓為3.3V，電壓范圍可低至3V，高至3.6V。輸入信號(hào)為L(zhǎng)VTTL信號(hào)，輸出則是符合LVDS標(biāo)準(zhǔn)（TIA/EIA - 644A）的差分信號(hào)。這種低差分輸出電壓能有效降低輻射能量，并且差分輸出特性使其對(duì)共模耦合信號(hào)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

這些驅(qū)動(dòng)器旨在驅(qū)動(dòng)100Ω的傳輸線，該傳輸線可以是印刷電路板（PCB）或電纜互連。當(dāng)傳輸線終端負(fù)載與互連的特性阻抗匹配時(shí)，能實(shí)現(xiàn)最佳的信號(hào)質(zhì)量和功率傳輸。

二、產(chǎn)品特性

（一）電氣特性

1. 輸出電壓：在使能狀態(tài)下，任何一個(gè)電流模式驅(qū)動(dòng)器在100Ω負(fù)載上的最小差分輸出電壓幅度為247mV，典型輸出電壓為350mV。
2. 上升和下降時(shí)間：典型輸出電壓上升和下降時(shí)間為500ps（400Mbps），這使得驅(qū)動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)高速信號(hào)傳輸。
3. 傳播延遲時(shí)間：典型傳播延遲時(shí)間為1.7ns，有助于保證信號(hào)的快速響應(yīng)。
4. 功耗：在200MHz時(shí)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的典型功耗為25mW，低功耗特性適合對(duì)功率要求較高的應(yīng)用。
5. ESD保護(hù)：總線終端ESD保護(hù)超過(guò)8kV，能有效保護(hù)設(shè)備免受靜電放電的損害。

（二）其他特性

1. 高阻抗輸出：當(dāng)驅(qū)動(dòng)器禁用或(V_{CC}=0)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器輸出處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，避免對(duì)其他電路產(chǎn)生干擾。
2. 引腳兼容性：引腳與AM26LS31、MC3487和μA9638兼容，方便進(jìn)行電路升級(jí)和替換。
3. 冷備用功能：適用于對(duì)冗余性有要求的空間和高可靠性應(yīng)用。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施

在無(wú)線通信系統(tǒng)中，高速數(shù)據(jù)傳輸和低功耗是關(guān)鍵需求。SNx5LVDSxx驅(qū)動(dòng)器能夠滿足這些要求，可用于基站、無(wú)線接入點(diǎn)等設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

（二）電信基礎(chǔ)設(shè)施

在電信網(wǎng)絡(luò)中，需要處理大量的數(shù)據(jù)和高速信號(hào)。這些驅(qū)動(dòng)器可以應(yīng)用于交換機(jī)、路由器等設(shè)備，確保數(shù)據(jù)的高速準(zhǔn)確傳輸。

（三）打印機(jī)

打印機(jī)需要快速傳輸圖像和文本數(shù)據(jù)，SNx5LVDSxx驅(qū)動(dòng)器能夠提供高速的信號(hào)傳輸能力，提高打印機(jī)的打印速度和質(zhì)量。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）電源供應(yīng)

驅(qū)動(dòng)器可在3V至3.6V的單一電源下工作。在設(shè)計(jì)時(shí)，要確保電源的穩(wěn)定性，建議使用旁路電容來(lái)減少電源噪聲。例如，可根據(jù)公式(C{chip }=left(frac{Delta I{Maximum Stop Change Supply Current }}{Delta V{Maximum Power Supply Noise }}right) × T{Rake Time })來(lái)計(jì)算旁路電容的值。

（二）互連介質(zhì)

互連介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜、扁平帶狀電纜或PCB走線。其標(biāo)稱特性阻抗應(yīng)在100Ω至120Ω之間，變化不超過(guò)10%。在PCB設(shè)計(jì)中，可采用微帶線或帶狀線結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)LVDS信號(hào)的傳輸。

（三）終端電阻

為了確保信號(hào)的最佳傳輸，終端電阻應(yīng)與傳輸線的特性阻抗匹配。對(duì)于100Ω阻抗的傳輸線，終端電阻應(yīng)在90Ω至110Ω之間，并盡可能靠近接收器放置。

（四）布局設(shè)計(jì)

1. 傳輸線選擇：如果可能，建議將LVDS信號(hào)路由在微帶傳輸線上。微帶線雖然容易受到輻射和干擾的影響，但可以根據(jù)整體噪聲預(yù)算和反射允許范圍來(lái)指定(Z_{0})的公差。
2. 介質(zhì)和板層選擇：FR - 4或等效材料通常能滿足LVDS信號(hào)的性能要求。對(duì)于上升或下降時(shí)間小于500ps的TTL/CMOS信號(hào)，建議使用介電常數(shù)接近3.4的材料，如Rogers? 4350或Nelco N4000 - 13。在板層設(shè)計(jì)上，可采用至少兩層獨(dú)立的信號(hào)層，以減少TTL/CMOS與LVDS之間的串?dāng)_。
3. 走線間距：差分對(duì)之間應(yīng)緊密耦合，以實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)的抵消。同時(shí)，差分對(duì)的電氣長(zhǎng)度應(yīng)相同，以確保平衡，減少信號(hào)偏斜和反射問(wèn)題。對(duì)于相鄰的單端走線，可采用3 - W規(guī)則來(lái)確定走線間距。

五、總結(jié)

SNx5LVDSxx高速差分線驅(qū)動(dòng)器具有出色的電氣性能和豐富的特性，適用于多種高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要充分考慮電源供應(yīng)、互連介質(zhì)、終端電阻和布局設(shè)計(jì)等因素，以確保驅(qū)動(dòng)器能夠發(fā)揮最佳性能。希望通過(guò)本文的介紹，能幫助電子工程師更好地理解和應(yīng)用這些驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)出更加高效、穩(wěn)定的電路系統(tǒng)。

大家在使用這些驅(qū)動(dòng)器的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評(píng)論區(qū)分享交流。