特征

•>400 Mbps（200 MHz）交換速率

•穿線引線簡(jiǎn)化PCB布局

•300 ps典型差分偏差

•400 ps最大差分偏差

•1.7ns最大傳播延遲

•3.3V電源設(shè)計(jì)

•±350 mV差分信號(hào)

•低功耗（靜態(tài)3.3伏時(shí)為13兆瓦）

•可與現(xiàn)有5-V LVDS接收器進(jìn)行互操作

•斷電時(shí)LVDS輸出的高阻抗

•符合TIA/EIA-644 LVDS標(biāo)準(zhǔn)

•工業(yè)工作溫度范圍（−40°C至+85°C）

•表面貼裝SOIC和薄型TSSOP封裝

應(yīng)用

•多功能打印機(jī)

•LVDS–LVCMOS翻譯

說(shuō)明

DS90LV047A器件是一種四芯CMOS流過(guò)差分線路驅(qū)動(dòng)器，專為要求超低功耗和高數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該設(shè)備采用低壓差分信號(hào)（LVDS）技術(shù)，可支持超過(guò)400 Mbps（200 MHz）的數(shù)據(jù)速率。

DS90LV047A接受低電壓TTL/CMOS輸入電平，并將其轉(zhuǎn)換為低壓（350毫伏）差分輸出信號(hào)。此外，驅(qū)動(dòng)器支持三態(tài)功能，該功能可用于禁用輸出級(jí)、禁用負(fù)載電流，從而將設(shè)備降至典型的13兆瓦的超低閑置功率狀態(tài)。DS90LV047A有一個(gè)流通引腳，便于PCB布局。

EN和EN*輸入被“與”組合在一起并控制三態(tài)輸出。啟用對(duì)所有四個(gè)驅(qū)動(dòng)程序都是通用的。DS90LV047A和伴生線路接收器（DS90LV048A）為高速點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口應(yīng)用提供了大功率psuedo ECL設(shè)備的新替代方案。

設(shè)備信息

（1）、有關(guān)所有可用的軟件包，請(qǐng)參閱數(shù)據(jù)表末尾的訂購(gòu)附錄。

功能圖

典型特征

參數(shù)測(cè)量信息

詳細(xì)說(shuō)明

概述

LVDS驅(qū)動(dòng)程序和接收器主要用于簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置，如圖23所示。這種配置為驅(qū)動(dòng)器的快速邊緣速率提供了一個(gè)干凈的信令環(huán)境。接收器通過(guò)一個(gè)平衡的介質(zhì)連接到驅(qū)動(dòng)程序，該介質(zhì)可以是標(biāo)準(zhǔn)的雙絞線電纜、平行對(duì)電纜或簡(jiǎn)單的PCB跡線。通常，介質(zhì)的特性微分阻抗在100Ω的范圍內(nèi)。終端電阻為100Ω（選擇與介質(zhì)匹配），并盡可能靠近接收器輸入引腳。終端電阻器將驅(qū)動(dòng)器輸出電流（電流模式）轉(zhuǎn)換為接收器檢測(cè)到的電壓。其他配置是可能的，例如多接收器配置，但必須考慮中流連接器、電纜頭和其他阻抗不連續(xù)性以及地面移動(dòng)、噪聲容限值和總終端負(fù)載的影響。

DS90LV047A差分線路驅(qū)動(dòng)器是一種平衡電流源設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，電流模式驅(qū)動(dòng)器具有高輸出阻抗并為一系列負(fù)載提供恒定電流（另一方面，電壓模式驅(qū)動(dòng)器為一系列負(fù)載提供恒定電壓）。電流通過(guò)負(fù)載在一個(gè)方向切換以產(chǎn)生邏輯狀態(tài)，在另一個(gè)方向切換以產(chǎn)生另一個(gè)邏輯狀態(tài)。輸出電流通常為3.1毫安，最小為2.5毫安，最大為4.5毫安。電流模式驅(qū)動(dòng)器要求（如上所述）使用電阻終端來(lái)終止信號(hào)并完成回路，如圖23所示。不允許使用交流或未端接的配置。3.1毫安回路電流在100Ω終端電阻上形成310毫伏的差分電壓，接收器檢測(cè)到的差動(dòng)噪聲裕度最小為250毫伏（驅(qū)動(dòng)信號(hào)減去接收器閾值（250毫伏–100毫伏=150毫伏）。如圖22所示，信號(hào)中心位于+1.2V（驅(qū)動(dòng)器偏移，VOS）附近。

注意：穩(wěn)態(tài)電壓（VSS）峰間擺幅是差分電壓（VOD）的兩倍，通常為620 mV。

電流模式驅(qū)動(dòng)器比電壓模式驅(qū)動(dòng)器（如RS-422驅(qū)動(dòng)器）提供了實(shí)質(zhì)性的好處。它的靜態(tài)電流相對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率保持相對(duì)平穩(wěn)。而RS-422電壓模式驅(qū)動(dòng)器在大多數(shù)情況下從20兆赫到50兆赫呈指數(shù)增長(zhǎng)。這是由于當(dāng)內(nèi)部門(mén)切換時(shí)，在設(shè)備的軌道之間流動(dòng)的重疊電流造成的。而電流模式驅(qū)動(dòng)器在其輸出之間切換一個(gè)固定的電流，而沒(méi)有任何實(shí)質(zhì)性的重疊電流。這類似于一些ECL和PECL器件，但沒(méi)有ECL/PECL設(shè)計(jì)的重靜態(tài)ICC要求。小于80%的LVDS所需電流小于PECL。該驅(qū)動(dòng)器的交流規(guī)格比其他現(xiàn)有的RS-422驅(qū)動(dòng)器提高了10倍。

三態(tài)功能允許禁用驅(qū)動(dòng)器輸出，從而在不需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)獲得更低的功率狀態(tài)。

功能框圖

功能描述

LVDS故障保護(hù)

本節(jié)討論LVDS互連的故障安全偏置的常見(jiàn)問(wèn)題，特別是DS90LV047A驅(qū)動(dòng)器輸出和DS90LV048A接收器輸入。

LVDS接收機(jī)是一種高增益、高速器件，它將一個(gè)小的差分信號(hào)（20mv）放大到CMOS邏輯電平。由于接收機(jī)的高增益和嚴(yán)格的閾值，請(qǐng)注意防止噪聲作為有效信號(hào)出現(xiàn)。

接收器的內(nèi)部故障安全電路設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生或吸收少量電流，為浮動(dòng)、端接或短路的接收器輸入提供故障保護(hù)（高輸出電壓的穩(wěn)定已知狀態(tài)）。

1.打開(kāi)輸入引腳：DS90LV048A是四路接收機(jī)設(shè)備，如果應(yīng)用程序只需要1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)接收機(jī)，則未使用的信道輸入必須保持打開(kāi)狀態(tài)。不要將未使用的接收器輸入連接到接地或任何其他電壓。輸入由內(nèi)部高值上拉和下拉電阻偏置，以將輸出設(shè)置為高狀態(tài)。這種內(nèi)部電路確保了開(kāi)放輸入的高、穩(wěn)定的輸出狀態(tài)。

2.終止輸入：或者在LV907A電源斷開(kāi)的情況下，如果一個(gè)DS907A電纜處于斷開(kāi)狀態(tài)，或者在LV907A驅(qū)動(dòng)器處于斷開(kāi)狀態(tài)的情況下，或者在LV907A電源斷開(kāi)的情況下-Ω輸入端接電阻器。拔掉電纜會(huì)成為漂浮的天線。如果電纜接收到超過(guò)10毫伏的差分噪聲，接收器可能會(huì)將該噪聲視為有效信號(hào)并切換。為了確保任何噪聲被視為共模而不是差分，必須使用平衡互連。雙絞線電纜比扁平帶狀電纜具有更好的平衡性。

3.輸入短路：如果發(fā)生使接收器輸入短路的故障，從而導(dǎo)致0-V差分輸入電壓，接收器輸出將保持在高狀態(tài)。在設(shè)備的共模范圍內(nèi)（GND至2.4 V），不支持短路輸入故障保護(hù)。它只在輸入短路且不施加外部共模電壓的情況下受支持。

外部低值上拉電阻和下拉電阻（用于更強(qiáng)的偏置）可用于在存在更高噪聲水平的情況下提高故障安全性。上拉電阻和下拉電阻應(yīng)在5-kΩ到15-kΩ的范圍內(nèi)，以最大限度地減小驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載和波形失真。共模偏置點(diǎn)應(yīng)設(shè)置為約1.2 V（小于1.75 V），以與內(nèi)部電路兼容。

設(shè)備功能模式

表1列出了DS90LV047A的功能模式。

應(yīng)用與實(shí)施

注意

以下應(yīng)用章節(jié)中的信息不是TI組件規(guī)范的一部分，TI不保證其準(zhǔn)確性或完整性。TI的客戶負(fù)責(zé)確定組件的適用性。客戶應(yīng)驗(yàn)證和測(cè)試其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以確認(rèn)系統(tǒng)功能。

申請(qǐng)信息

DS90LV047A有一個(gè)流通引腳，允許簡(jiǎn)單的PCB布局。該裝置一側(cè)的LVDS信號(hào)可以很容易地匹配驅(qū)動(dòng)器和接收器之間的差分對(duì)跡線的電氣長(zhǎng)度，并且允許這些跡線靠近以耦合噪聲作為共模。噪聲隔離是通過(guò)LVDS信號(hào)在設(shè)備一側(cè)和TTL信號(hào)在另一側(cè)實(shí)現(xiàn)的。

典型應(yīng)用

設(shè)計(jì)要求

使用LVDS設(shè)備時(shí)，務(wù)必記住指定受控阻抗PCB軌跡、電纜組件和連接器。傳輸介質(zhì)的所有組件應(yīng)具有約100Ω的匹配差分阻抗。它們不應(yīng)引入主要的阻抗不連續(xù)性。

平衡電纜（例如，雙絞線）通常比不平衡電纜（帶狀電纜）更好地減少噪音和信號(hào)質(zhì)量。由于場(chǎng)對(duì)消效應(yīng)，平衡電纜往往產(chǎn)生較少的電磁干擾，并且容易拾取電磁輻射作為共模（而不是差模）噪聲，該噪聲被LVDS接收器拒絕。

對(duì)于小于0.5 M的電纜距離，大多數(shù)電纜可以有效地工作。對(duì)于0.5 M≤d≤10 M的距離，CAT5（5類）雙絞線電纜工作良好，容易獲得，價(jià)格相對(duì)便宜。

詳細(xì)設(shè)計(jì)程序

探測(cè)LVDS傳輸線

始終使用高阻抗（>100kΩ）、低電容（<2pf）示波器探頭，范圍寬（1GHz）。不恰當(dāng)?shù)奶綔y(cè)會(huì)產(chǎn)生欺騙的結(jié)果。

數(shù)據(jù)速率與電纜長(zhǎng)度曲線測(cè)試程序

將29−1位的偽隨機(jī)位序列（PRBS）編程到函數(shù)生成器（Tektronix）中HFS9009），并通過(guò)50Ω電纜和SMB連接器連接到驅(qū)動(dòng)器輸入端。使用示波器（Tektronix 11801B）來(lái)探測(cè)結(jié)果眼圖，在接收器的輸入端進(jìn)行差分測(cè)量。一個(gè)100Ω的電阻被用來(lái)在電纜的遠(yuǎn)端端接這對(duì)線。在電纜的遠(yuǎn)端，在接收器的輸入端進(jìn)行測(cè)量，并用于該圖的抖動(dòng)分析（圖16）。輸入信號(hào)的頻率增加，直到被測(cè)特定電纜長(zhǎng)度的測(cè)量抖動(dòng)（ttcs）等于單位間隔（ttui）的20%。從許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)始，20%的抖動(dòng)是一個(gè)合理的起點(diǎn)。使用的數(shù)據(jù)是NRZ。在差分眼圖的0-V差分電壓下測(cè)量抖動(dòng)。可以使用新的DS90LV047-048AEVM評(píng)估DS90LV047A和DS90LV048A。

圖24顯示了非常好的典型性能，可作為數(shù)據(jù)速率與電纜長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)指南。增加抖動(dòng)百分比會(huì)分別增加曲線，使設(shè)備在較長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度上傳輸更快。這放寬了系統(tǒng)的抖動(dòng)容忍度，允許更多的抖動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)，這可能會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性和效率。或者，降低抖動(dòng)百分比對(duì)系統(tǒng)有相反的效果。根據(jù)上述信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，曲線下的區(qū)域被視為安全操作區(qū)域。有關(guān)眼圖測(cè)試的更多信息，請(qǐng)參閱AN-808long傳輸線和數(shù)據(jù)信號(hào)質(zhì)量（SNLA028）。

應(yīng)用曲線

電源建議

盡管DS90LV047A在靜止?fàn)顟B(tài)下消耗的功率非常小。在較高的開(kāi)關(guān)頻率下，存在一個(gè)動(dòng)態(tài)電流分量，它會(huì)增加整體功耗。DS90LV047A電源連接必須將此額外的電流消耗考慮到最大功率要求。

布局

布局指南

•至少使用4個(gè)PCB層（從上到下）；LVDS信號(hào)、接地、電源、TTL信號(hào)。

•將TTL信號(hào)與LVDS信號(hào)隔離，否則TTL可能耦合到LVDS線路上。最好將TTL和LVDS信號(hào)放在不同的層上，這些層由電源/地平面隔離。

•使驅(qū)動(dòng)器和接收器盡可能靠近（LVDS端口側(cè)）連接器。

電源去耦建議

旁路電容器必須用在電源引腳上。在電源引腳處并聯(lián)使用高頻陶瓷（建議采用表面貼裝）0.1-μF和0.001-μF電容器，最小值電容器最靠近設(shè)備電源引腳。印刷電路板上附加的分散電容器提高了去耦能力。必須使用多個(gè)通孔將去耦電容器連接到電源平面。必須在印刷電路板電源和接地之間的電源入口點(diǎn)連接10-μF（35-V）或更大的固體鉭電容器。

微分記錄道

使用與傳輸介質(zhì)（即電纜）和終端電阻的差分阻抗匹配的受控阻抗軌跡。一旦差分對(duì)跡線離開(kāi)IC，應(yīng)盡可能靠近它們（短截線長(zhǎng)度必須小于10 mm）。這有助于消除反射并確保噪聲作為共模耦合。事實(shí)上，我們已經(jīng)看到，相距1毫米的差分信號(hào)比相距3毫米的記錄道輻射的噪聲要小得多，因?yàn)榇艌?chǎng)對(duì)消在距離較近的記錄道上要好得多。此外，在差分線路上產(chǎn)生的噪聲更有可能表現(xiàn)為被接收器拒絕的共模。

匹配跡線之間的電氣長(zhǎng)度以減少偏差。一對(duì)信號(hào)之間的偏差意味著信號(hào)之間的相位差，這會(huì)破壞差分信號(hào)和EMI的磁場(chǎng)抵消優(yōu)勢(shì)。

注意：傳播速度，v=c/Er，其中c（光速）=0.2997mm/ps或0.0118英寸/秒。

對(duì)于差分記錄道，不要僅僅依賴自動(dòng)布線功能。仔細(xì)檢查尺寸以匹配差分阻抗，并為差動(dòng)線路提供隔離。盡量減少線路上的過(guò)孔和其他不連續(xù)性。

避免90°轉(zhuǎn)彎（這會(huì)導(dǎo)致阻抗不連續(xù)）。使用圓弧或45°斜面。

在一對(duì)記錄道內(nèi)，兩個(gè)記錄道之間的距離必須最小化，以保持接收器的共模抑制。在印刷電路板上，這個(gè)距離必須保持恒定，以避免微分阻抗的不連續(xù)性。允許在連接點(diǎn)處出現(xiàn)輕微違規(guī)。

終止

使用與差分阻抗或傳輸線最匹配的終端電阻。電阻器必須在90Ω和130Ω之間。記住，電流模式輸出需要終端電阻來(lái)產(chǎn)生差分電壓。LVDS在沒(méi)有電阻端接的情況下不工作。通常情況下，在接收器端連接一個(gè)電阻就足夠了。

表面貼裝1%到2%的電阻是最好的。PCB存根、元件引線以及從終端到接收器輸入的距離必須最小化。終端電阻器和接收器之間的距離應(yīng)小于10 mm（最大12 mm）。

布局示例

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