ADN4654/ADN4655/ADN4656 5kV RMS/3.75 kV RMS、双通道LVDS千兆位隔离器技术手册

概述
[ADN4654]/[ADN4655]/ADN4656^1^ 是信号隔离式低电压差分信号 (LVDS) 缓冲器，能够以低抖动在高达 1.1 Gbps 的数据速率下运行。这些器件集成了 ADI 公司的 iCoupler^®^ 技术，已针对高速运行进行增强，可以为符合 TIA/EIA-644-A 标准的 LVDS 驱动器和接收器提供电气隔离。利用该集成，可实现 LVDS 信号链的嵌入式隔离。

ADN4654/ADN4655/ADN4656 包含多种通道配置，ADN4655 和 ADN4656 上的 LVDS 接收器包含一个故障安全机制，可在输入悬空、短路或端接但未驱动时确保相应的 LVDS 驱动器输出为逻辑 1。

对于低抖动条件下的高速运行，LVDS 和隔离器电路依赖于 2.5 V 电源。集成的片内低压差 (LDO) 稳压器可以通过外部 3.3 V 电源提供所需的 2.5 V 电压。这些器件完全适合在广泛的工业温度范围内使用，采用具有 5 kV rms 隔离的 20 引脚宽体 SOIC_W 封装，或采用具有 3.75 kV rms 隔离的 20 引脚 SSOP 封装。
数据表：*附件：ADN4654 ADN4655 ADN4656 5kV RMS 3.75 kV RMS、双通道LVDS千兆位隔离器技术手册.pdf

应用

• 隔离式视频和成像数据
• 模拟前端隔离
• 数据平面隔离
• 隔离式高速时钟和数据链路

特性

• 5 kV rms 和 3.75 kV rms LVDS 隔离器
• 符合 TIA/EIA-644-A LVDS 标准
• 多种双通道配置
• 能以高达 1.1 Gbps 的任意数据速率进行切换，具有低抖动
  • 传播延迟 4 ns（典型值）
  • 随机抖动 2.6 ps rms（典型值）
  • 1.1 Gbps 时峰到峰总抖动 90 ps（典型值）
• 2.5 V 或 3.3 V 电源
• −75 dBc 电源纹波抑制，相位杂散水平
• 抗干扰性
• ±8 kV IEC 61000-4-2 ESD 跨隔离栅保护
• 高共模瞬变抗扰度：>25 kV/μs
• 超越 EN 55022 B 级辐射发射限制，PRBS 为 1.1 Gbps
• 安全和监管审批（20 引脚 SOIC_W 封装）
  • UL（申请中）：5000 V rms 持续 1 分钟，符合 UL 1577 标准
  • CSA 组件验收通知 5A（申请中）
  • VDE 符合性证书（申请中）
    • DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
    • VIORM = 424 VPEAK
• 在开路、短路和端接输入条件下故障安全输出高电平 (ADN4655/ADN4656)
• 工作温度范围：−40°C 至 +125°C
• 7.8 mm 最小爬电距离和净空

框图

引脚配置描述

典型性能特征

测试电路和开关特性

应用信息

印刷电路板（PCB）布局

ADN4654/ADN4655/ADN4656可以在高达0.55 GHz时钟频率下处理高速低压差分信号（LVDS），并且在零归位（NRZ）数据下可达到1.1 Gbps，可对LVDS走线应用最佳的端接和匹配规范。在尽可能靠近接收器的位置放置100 Ω终端电阻，跨接在(D_{IN+})和(D_{IN-})引脚上。

为确保信号完整性、降低系统抖动并将电磁干扰（EMI）降至最低，LVDS信号线上需要50 Ω的受控阻抗。走线宽度、相邻走线之间的横向距离以及接地层下方的距离都必须适当。通过将PCB接地层之间的过孔对紧密放置，也可以将相邻走线对之间的串扰降至最低。

ADN4654/ADN4655/ADN4656符合EN 55022 B级辐射限制标准，在隔离器以高达1.1 Gbps PRBS数据速率运行时，无需额外考虑。在隔离高速时钟（例如1.05 Gbps）时，可能需要20引脚小外形集成电路（SOIC）_W模型隔离间隙二极管效应，以确保在B级辐射限制标准下有足够的裕量。

在使用ADN4654/ADN4655/ADN4656的应用中，最佳的高速PCB设计可避免PCB产生的其他辐射。配置高速连接时需注意，切换瞬变会出现在高速LVDS信号（尤其是时钟信号）中。可采用共模扼流圈，以减少辐射排放。使用共模磁珠、铁氧体或其他滤波器，或在LVDS连接器处采用合适的屏蔽，以及将电缆屏蔽层或PCB接地连接至地平面。

ADN4654/ADN4655/ADN4656要求(V_{IN})引脚使用100 nF的去耦电容。如果使用集成的LDO稳压器，且电源电压为2.5 V，直接将合适的(V_{IN})引脚连接到电源，并参考图40（以ADN4654为例）。

当使用集成的LDO稳压器时，在(V_{IN})引脚上以及最靠近(V_{OUT})引脚（LDO输出）处需要1 μF的旁路电容，如图41所示。

应用示例

• 模拟前端（AFE）的高速LVDS接口 ：处理器间通信，或视频与图像数据可通过ADN4654等隔离器在隔离的电路板之间、板间或电缆接口进行传输。ADN4654提供电气隔离，以及强大的外部端口，其低抖动和高驱动强度允许设备通过短电缆进行通信。高共模抑制能力确保在恶劣环境下的通信完整性，并且隔离功能可防止电磁兼容性（EMC）瞬变，如高达±8 kV的静电放电（ESD）、电快速瞬变（EFT）和浪涌。ADN4654可隔离各种图像协议，包括使用物理层共模抑制（CML）而非LVDS的协议。例如高清多媒体接口（HDMI），其中交流耦合和缓冲以及终端电阻网络用于将CML（用于过渡最小化差分信号，TMDS数据和时钟通道）转换为ADN4654所需的LVDS电平。还可使用其他模拟器件隔离器组件，如ADuM1250/ADuM1251电容隔离器，隔离控制信号和电源（ADuM5020 isoPower集成隔离式直流 - 直流转换器）。这可实现高达720p的分辨率。
• 其他电路 ：其他电路可使用ADN4654隔离移动行业处理器接口（MIPI）CSI - 2、DisplayPort和基于LVDS的协议（如FPD - Link）。使用现场可编程门阵列（FPGA）或特定集成电路（ASIC）（如串行器/解串器（SERDES））通过多个ADN4654设备扩展带宽，以支持1080p或4K视频分辨率，为短距离光纤链路提供替代方案。