高速差分線路驅(qū)動器SN75LVDS31與SN75LVDS9638：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

在電子設(shè)計領(lǐng)域，高速差分線路驅(qū)動器是實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵組件。今天，我們將深入探討德州儀器（Texas Instruments）的SN75LVDS31和SN75LVDS9638這兩款高速差分線路驅(qū)動器，了解它們的特性、應(yīng)用場景以及設(shè)計過程中的注意事項。

文件下載：SN75LVDS31PW.pdf

一、產(chǎn)品概述

SN75LVDS31和SN75LVDS9638是兩款實現(xiàn)低壓差分信號（LVDS）電氣特性的差分線路驅(qū)動器。LVDS技術(shù)通過降低輸出電壓水平，有效減少了功耗，提高了開關(guān)速度，并且允許使用3.3V電源軌進(jìn)行操作。這兩款驅(qū)動器滿足或超過了ANSI TIA/EIA - 644標(biāo)準(zhǔn)的要求，適用于點對點基帶數(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。

主要特性

1. 低電壓差分信號：典型輸出電壓為350mV，負(fù)載為100Ω，能在降低功耗的同時實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。
2. 高速率傳輸：信號傳輸速率可達(dá)155Mbps，滿足大多數(shù)高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用的需求。
3. 單電源供電：僅需一個3.3V電源即可工作，簡化了電源設(shè)計。
4. 高阻抗?fàn)顟B(tài)：當(dāng)驅(qū)動器禁用或(V_{CC}=0)時，輸出處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，減少了對其他電路的影響。
5. LVTTL邏輯輸入電平：與低電壓TTL邏輯電平兼容，方便與其他數(shù)字電路接口。
6. 工作溫度范圍：適用于0°C至70°C的工作環(huán)境，具有較好的環(huán)境適應(yīng)性。

二、功能與邏輯

功能表

兩款驅(qū)動器的功能表清晰地展示了輸入與輸出的邏輯關(guān)系。SN75LVDS31有使能端（EN），通過使能端和輸入信號（A）的不同組合，可以控制輸出（Y和Z）的高低電平或高阻抗?fàn)顟B(tài)。SN75LVDS9638則根據(jù)輸入信號（A）直接決定輸出（Y和Z）的狀態(tài)。

邏輯符號與等效電路圖

文檔中給出了兩款驅(qū)動器的邏輯符號和等效輸入輸出電路圖，這些圖形化的表示有助于工程師更直觀地理解驅(qū)動器的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。例如，輸入等效電路中包含了50Ω電阻和300kΩ電阻，輸出等效電路中包含了10kΩ和5Ω電阻，這些電阻的設(shè)置對驅(qū)動器的性能有著重要影響。

三、電氣與開關(guān)特性

電氣特性

在推薦的工作條件下，我們關(guān)注的一些重要電氣特性參數(shù)包括：

• 差分輸出電壓幅度（VOD）：最小值為247mV，典型值為340mV，確保了信號的有效傳輸。
• 共模輸出電壓（VOC）：峰峰值不超過50mV，保證了信號的穩(wěn)定性。
• 電源電流（ICC）：正常工作時典型值為20mA，禁用時電流較小，體現(xiàn)了低功耗的特點。
• 短路輸出電流（los）：在輸出短路時，電流被限制在一定范圍內(nèi)，保護了驅(qū)動器。

開關(guān)特性

開關(guān)特性描述了驅(qū)動器在信號切換時的時間參數(shù)，如傳播延遲時間（tpLH、tpHL）、上升時間（tr）、下降時間（tf）、脈沖偏斜（tsk(p)）、通道間輸出偏斜（tsk(o)）和器件間偏斜（tsk(pp)）等。這些參數(shù)直接影響了信號的傳輸質(zhì)量和時序精度。例如，傳播延遲時間的典型值為6ns，確保了信號能夠快速準(zhǔn)確地傳輸。

四、應(yīng)用電路

典型應(yīng)用電路

文檔中給出了多個典型應(yīng)用電路示例，涵蓋了不同的電源配置和應(yīng)用場景。例如，圖5展示了一個使用3.3V電源的典型應(yīng)用電路，電路中使用了0.1μF和0.001μF的陶瓷電容進(jìn)行去耦，以減少電源噪聲對驅(qū)動器的影響。未使用的使能輸入應(yīng)根據(jù)需要連接到(V_{CC})或GND。

特定應(yīng)用示例

圖6展示了一個100Mbps IEEE1394收發(fā)器的應(yīng)用電路，該電路使用了SN75LVDS31和SN75LVDS32，通過電阻和電容的合理配置，實現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)的可靠傳輸。圖7則展示了使用5V電源的應(yīng)用電路，在使用高電壓電源時，需要注意選擇合適的電容和保護器件。

五、機械與封裝信息

文檔提供了兩款驅(qū)動器的機械尺寸和封裝信息，包括不同封裝類型（如SOIC、TSSOP、VSSOP）的詳細(xì)尺寸圖和引腳排列。這些信息對于電路板布局和焊接工藝非常重要，確保了驅(qū)動器能夠正確安裝在電路板上。同時，還給出了不同封裝的包裝信息，如編帶和管裝的尺寸和數(shù)量，方便工程師進(jìn)行采購和生產(chǎn)。

六、設(shè)計注意事項

在使用SN75LVDS31和SN75LVDS9638進(jìn)行設(shè)計時，需要注意以下幾點：

1. 電源去耦：在(V_{CC})和地之間添加合適的去耦電容，如0.1μF和0.001μF的陶瓷電容，并將其盡可能靠近器件引腳，以減少電源噪聲對驅(qū)動器的影響。
2. 阻抗匹配：傳輸介質(zhì)的阻抗應(yīng)盡可能接近100Ω，以確保信號的傳輸質(zhì)量。在電路板設(shè)計中，需要合理設(shè)置走線的寬度和間距，以實現(xiàn)阻抗匹配。
3. 信號完整性：注意信號的上升時間、下降時間和偏斜等參數(shù)，避免信號失真和時序問題?？梢酝ㄟ^調(diào)整電路參數(shù)和布局來優(yōu)化信號完整性。
4. 散熱設(shè)計：雖然驅(qū)動器的功耗較低，但在高頻率和高負(fù)載情況下，仍需要考慮散熱問題?？梢酝ㄟ^合理布局和添加散熱片等方式來保證驅(qū)動器的正常工作。

SN75LVDS31和SN75LVDS9638是兩款性能優(yōu)異的高速差分線路驅(qū)動器，具有低功耗、高速率、高可靠性等優(yōu)點。在實際設(shè)計中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇驅(qū)動器，并注意電路設(shè)計和布局的細(xì)節(jié)，以實現(xiàn)最佳的性能和穩(wěn)定性。希望本文能為電子工程師在使用這兩款驅(qū)動器時提供一些有用的參考。你在使用類似驅(qū)動器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。