AM26LS31/AM26LS31M：高性能差分線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，選擇合適的線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器對(duì)于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)傳輸至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入探討一下德州儀器（TI）的AM26LS31和AM26LS31M這兩款四通道差分線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器。

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1. 產(chǎn)品概述

AM26LS31/AM26LS31M是專(zhuān)為滿(mǎn)足ANSI TIA/EIA - 422 - B和ITU（原CCITT）Recommendation V.11要求而設(shè)計(jì)的四通道互補(bǔ)輸出線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器。它們采用單5V電源供電，具有TTL兼容性、互補(bǔ)輸出、掉電時(shí)高輸出阻抗等特點(diǎn)，適用于多種工業(yè)和軍事應(yīng)用場(chǎng)景。

1.1 主要特性

標(biāo)準(zhǔn)兼容性：完全符合ANSI TIA/EIA - 422 - B和ITU標(biāo)準(zhǔn)，確保了與其他符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備的良好兼容性。
單電源供電：僅需一個(gè)5V電源即可工作，簡(jiǎn)化了電源設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)成本。
TTL兼容：可以直接與TTL邏輯電路接口，方便與其他數(shù)字電路集成。
互補(bǔ)輸出：提供互補(bǔ)的輸出信號(hào)，增強(qiáng)了抗干擾能力，適用于長(zhǎng)距離傳輸。
掉電高阻抗：在掉電狀態(tài)下，輸出處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，避免對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生影響。
互補(bǔ)輸出使能輸入：提供了靈活的輸出控制方式，可以通過(guò)高電平或低電平使能輸出。
軍品級(jí)選項(xiàng)：AM26LS31M提供了符合MIL - PRF - 38535標(biāo)準(zhǔn)的選項(xiàng)，適用于軍事和航空航天等對(duì)可靠性要求極高的應(yīng)用。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

電機(jī)編碼器：為電機(jī)編碼器提供穩(wěn)定的信號(hào)傳輸，確保電機(jī)控制的精度。
現(xiàn)場(chǎng)變送器：如壓力傳感器和溫度傳感器，將傳感器信號(hào)可靠地傳輸?shù)?a href="http://www.makelele.cn/v/tag/8966/" target="_blank">控制系統(tǒng)。
軍事和航空航天成像：在惡劣的環(huán)境下，保證圖像數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。
Modbus溫度傳感器或控制器：實(shí)現(xiàn)基于Modbus協(xié)議的溫度數(shù)據(jù)傳輸。

2. 產(chǎn)品規(guī)格

2.1 絕對(duì)最大額定值

在使用AM26LS31/AM26LS31M時(shí)，必須嚴(yán)格遵守其絕對(duì)最大額定值，以避免對(duì)設(shè)備造成永久性損壞。例如，電源電壓（VCC）的最大值為7V，輸入電壓（VI）的最大值也為7V，輸出關(guān)態(tài)電壓的最大值為5.5V等。具體的額定值如下表所示：

參數(shù)	描述	最小值	最大值	單位
VCC	電源電壓	-	7	V
VI	輸入電壓	-	7	V
輸出關(guān)態(tài)電壓	-	-	5.5	V
引腳溫度（1.6mm處，10s）	-	-	260	°C
引腳溫度（1.6mm處，60s，J封裝）	-	-	300	°C
儲(chǔ)存溫度（Tstg）	-	-65	150	°C

2.2 ESD額定值

靜電放電（ESD）是電子設(shè)備常見(jiàn)的故障原因之一。AM26LS31/AM26LS31M具有一定的ESD防護(hù)能力，人體模型（HBM）的ESD額定值為±2000V，帶電設(shè)備模型（CDM）的ESD額定值為±1000V。在實(shí)際使用中，仍需采取適當(dāng)?shù)腅SD防護(hù)措施，以確保設(shè)備的可靠性。

2.3 推薦工作條件

為了保證AM26LS31/AM26LS31M的正常工作，應(yīng)在推薦的工作條件下使用。不同型號(hào)的推薦工作條件略有差異，例如AM26LS31C的電源電壓推薦范圍為4.75V - 5.25V，而AM26LS31M的電源電壓推薦范圍為4.5V - 5.5V。具體的推薦工作條件如下表所示：

參數(shù)	描述	最小值	標(biāo)稱(chēng)值	最大值	單位
VCC	電源電壓（AM26LS31C）	4.75	5	5.25	V
VCC	電源電壓（AM26LS31M）	4.5	5	5.5	V
VIH	高電平輸入電壓	2	-	-	V
VIL	低電平輸入電壓	-	-	0.8	V
IOH	高電平輸出電流	-	-	-20	mA
IOL	低電平輸出電流	-	-	20	mA
TA	工作環(huán)境溫度（AM26LS31C）	0	-	70	°C
TA	工作環(huán)境溫度（AM26LS31I）	-40	-	85	°C
TA	工作環(huán)境溫度（AM26LS31M）	-55	-	125	°C

2.4 電氣特性

AM26LS31/AM26LS31M的電氣特性包括輸入鉗位電壓、高電平輸出電壓、低電平輸出電壓等。這些特性在不同的工作條件下會(huì)有所變化，設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。例如，在電源電壓為最小值，高電平輸出電流為 - 20mA時(shí)，高電平輸出電壓的最小值為2.5V。具體的電氣特性如下表所示：

參數(shù)	描述	測(cè)試條件	最小值	典型值	最大值	單位
VIK	輸入鉗位電壓	VCC = MIN，II = - 18mA	-	-	-1.5	V
VOH	高電平輸出電壓	VCC = MIN，IOH = - 20mA	2.5	-	-	V
VOL	低電平輸出電壓	VCC = MIN，IOL = 20mA	-	-	0.5	V
IOZ	關(guān)態(tài)（高阻抗態(tài)）輸出電流	VCC = MIN，VO = 0.5V	-	-	-20	μA
IOZ	關(guān)態(tài)（高阻抗態(tài)）輸出電流	VCC = MIN，VO = 2.5V	-	-	20	μA
II	最大輸入電壓下的輸入電流	VCC = MAX，VI = 7V	-	-	0.1	mA
IIH	高電平輸入電流	VCC = MAX，VI = 2.7V	-	-	20	μA
IIL	低電平輸入電流	VCC = MAX，VI = 0.4V	-	-	-0.36	mA
IOS	短路輸出電流	VCC = MAX	-30	-	-150	mA
ICC	電源電流	VCC = MAX，所有輸出禁用	-	32	80	mA

2.5 開(kāi)關(guān)特性

開(kāi)關(guān)特性對(duì)于高速數(shù)據(jù)傳輸至關(guān)重要。AM26LS31和AM26LS31M的開(kāi)關(guān)特性在不同的型號(hào)和測(cè)試條件下有所不同。例如，在TA = 25°C，VCC = 5V，CL = 30pF，S1和S2打開(kāi)的條件下，AM26LS31的低到高電平傳播延遲時(shí)間（tPLH）的典型值為20ns，而AM26LS31M的tPLH典型值為30ns。具體的開(kāi)關(guān)特性如下表所示：

參數(shù)	描述	測(cè)試條件	最小值	典型值	最大值	單位
tPLH	低到高電平傳播延遲時(shí)間（AM26LS31）	TA = 25°C，VCC = 5V，CL = 30pF，S1和S2打開(kāi)	14	20	-	ns
tPLH	低到高電平傳播延遲時(shí)間（AM26LS31M）	TA = 25°C，VCC = 5V，CL = 30pF，S1和S2打開(kāi)	-	30	-	ns
tPHL	高到低電平傳播延遲時(shí)間（AM26LS31）	TA = 25°C，VCC = 5V，CL = 30pF，S1和S2打開(kāi)	14	20	-	ns
tPHL	高到低電平傳播延遲時(shí)間（AM26LS31M）	TA = 25°C，VCC = 5V，CL = 30pF，S1和S2打開(kāi)	-	30	-	ns
tPZH	輸出使能到高電平時(shí)間（AM26LS31）	CL = 30pF，RL = 75Ω	-	25	40	ns
tPZH	輸出使能到高電平時(shí)間（AM26LS31M）	CL = 30pF，RL = 75Ω	-	-	60	ns
tPZL	輸出使能到低電平時(shí)間（AM26LS31）	RL = 180Ω	-	37	45	ns
tPZL	輸出使能到低電平時(shí)間（AM26LS31M）	RL = 180Ω	-	-	68	ns
tPHZ	輸出禁用從高電平時(shí)間（AM26LS31）	CL = 10pF，S1和S2關(guān)閉	-	21	30	ns
tPHZ	輸出禁用從高電平時(shí)間（AM26LS31M）	CL = 10pF，S1和S2關(guān)閉	-	-	45	ns
tPLZ	輸出禁用從低電平時(shí)間（AM26LS31）	-	23	35	ns
tPLZ	輸出禁用從低電平時(shí)間（AM26LS31M）	-	-	53	ns
tSKEW	輸出到輸出偏斜（AM26LS31）	CL = 30pF，S1和S2打開(kāi)	-	1	6	ns
tSKEW	輸出到輸出偏斜（AM26LS31M）	CL = 30pF，S1和S2打開(kāi)	-	-	9	ns

3. 引腳配置與功能

AM26LS31/AM26LS31M有多種封裝形式，不同封裝的引腳配置和功能基本相同。以常見(jiàn)的D（SOIC）、DB（SSOP）、N（PDIP）、NS（SO）、J（CDIP）、W（CFP）和FK（LCCC）封裝為例，其引腳功能如下表所示：

引腳名稱(chēng)	引腳編號(hào)	I/O	描述
1A	1	I	RS422驅(qū)動(dòng)器1的邏輯數(shù)據(jù)輸入
1Y	2	O	RS - 422數(shù)據(jù)線(xiàn)（驅(qū)動(dòng)器1）
1Z	3	O	RS - 422數(shù)據(jù)線(xiàn)（驅(qū)動(dòng)器1）
G	4	I	驅(qū)動(dòng)器使能（高電平有效）
G	12	I	驅(qū)動(dòng)器使能（低電平有效）
2A	7	I	RS422驅(qū)動(dòng)器2的邏輯數(shù)據(jù)輸入
2Y	6	O	RS - 422數(shù)據(jù)線(xiàn)（驅(qū)動(dòng)器2）
2Z	5	O	RS - 422數(shù)據(jù)線(xiàn)（驅(qū)動(dòng)器2）
3A	9	I	RS422驅(qū)動(dòng)器3的邏輯數(shù)據(jù)輸入
3Y	10	O	RS - 422數(shù)據(jù)線(xiàn)（驅(qū)動(dòng)器3）
3Z	11	O	RS - 422數(shù)據(jù)線(xiàn)（驅(qū)動(dòng)器3）
4A	15	I	RS422驅(qū)動(dòng)器4的邏輯數(shù)據(jù)輸入
4Y	14	O	RS - 422數(shù)據(jù)線(xiàn)（驅(qū)動(dòng)器4）
4Z	13	O	RS - 422數(shù)據(jù)線(xiàn)（驅(qū)動(dòng)器4）
VCC	16（D、DB、N、NS、J、W封裝）/ 8（FK封裝）	-	電源輸入，連接到5V電源
GND	8（D、DB、N、NS、J、W封裝）/ 16（FK封裝）	-	設(shè)備接地引腳

4. 應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

4.1 應(yīng)用信息

在設(shè)計(jì)使用RS - 422或RS - 485驅(qū)動(dòng)器、接收器和收發(fā)器的系統(tǒng)時(shí)，正確的電纜端接對(duì)于減少傳輸線(xiàn)上的反射，提高系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。RS - 422只允許總線(xiàn)上有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，端接電阻通常只放置在電纜末端靠近最后一個(gè)接收器的位置；而RS - 485通常需要在電纜兩端都進(jìn)行端接。常見(jiàn)的端接技術(shù)包括未端接線(xiàn)路、并聯(lián)端接、交流端接和多點(diǎn)端接等。設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)應(yīng)用的性能要求和成本因素進(jìn)行選擇。

4.2 典型應(yīng)用

以編碼器應(yīng)用為例，AM26LS31可以與AM26LS32配合使用，將編碼器的信號(hào)可靠地傳輸?shù)剿欧?qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制器。具體的應(yīng)用電路如下所示：

編碼器應(yīng)用

在這個(gè)應(yīng)用中，需要注意以下幾點(diǎn)：

電源要求：使用5V電源供電。
總線(xiàn)速率：RS - 485總線(xiàn)的工作速率應(yīng)在10Mbps或以下。
連接器極性：確保連接器的極性正確，以避免信號(hào)傳輸錯(cuò)誤。

4.3 電源供應(yīng)建議

為了減少來(lái)自嘈雜或高阻抗電源的誤差耦合，應(yīng)在電源引腳附近放置一個(gè)0.1μF的旁路電容。這樣可以為電路提供穩(wěn)定的電源，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

4.4 PCB布局

良好的PCB布局對(duì)于AM26LS31/AM26LS31M的性能至關(guān)重要。以下是一些布局建議：

旁路電容：在每個(gè)電源引腳和地之間連接低ESR的0.1μF陶瓷旁路電容，并盡量靠近設(shè)備放置。
接地分離：將模擬和數(shù)字部分的電路進(jìn)行單獨(dú)接地，避免相互干擾。多層PCB通常會(huì)有專(zhuān)門(mén)的接地層，有助于散熱和減少EMI噪聲。
輸入輸出分離：盡量將輸入走線(xiàn)與電源或輸出走線(xiàn)分開(kāi)，避免寄生耦合。如果無(wú)法分開(kāi)，應(yīng)使敏感走線(xiàn)與嘈雜走線(xiàn)垂直交叉。
外部組件放置：將外部組件盡量靠近設(shè)備放置，以減少寄生電容的影響。
輸入走線(xiàn)長(zhǎng)度：盡量縮短輸入走線(xiàn)的長(zhǎng)度，因?yàn)檩斎胱呔€(xiàn)是電路中最敏感的部分。

5. 總結(jié)

AM26LS31/AM26LS31M是一款性能優(yōu)異的四通道差分線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器，具有豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇封裝形式、工作條件和端接方式，并注意PCB布局和電源供應(yīng)等方面的問(wèn)題。通過(guò)正確的設(shè)計(jì)和使用，可以充分發(fā)揮AM26LS31/AM26LS31M的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)傳輸。

你在使用AM26LS31/AM26LS31M的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題？或者你對(duì)這款驅(qū)動(dòng)器有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。

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