超高速比较器TLV380x/TLV3811系列技术解析与应用设计

描述

Texas Instruments TLV380x/TLV380x-Q1/TLV3811高速比较器具有宽电源范围和3 GHz超高切换频率。这些特性采用行业标准小型封装,单电源的工作电源电压范围为2.7V至4.2V,分离式电源的工作电源电压范围为2.7V至5.25V。得益于以上特性,这些器件非常适用于LIDAR、差分线路接收器应用以及测试和测量系统。

数据手册:*附件:Texas Instruments TLV380x,TLV380x-Q1,TLV3811高速比较器数据手册.pdf

TLV380x/TLV380x-Q1/TLV3811具有5ps极强的输入过驱动性能和仅240ps的窄脉冲宽度能力。由于输入过驱动导致传播延迟变化小,而且能够检测窄脉冲,因此这些器件非常适用于飞行时间(ToF)应用,如工厂自动化和无人机视觉。

TLV380x/TLV380x-Q1/TLV3811的低压差分信号 (LVDS) 输出帮助提高数据吞吐量,并优化功耗。同样,互补输出通过抑制每个输出上的共模噪声来帮助降低EMI。LVDS输出设计用于直接驱动和连接其他接受标准LVDS输入的器件,如应用中的大多数FPGA和CPU。

Texas Instruments TLV3801/TLV3801-Q1采用8引脚无线智能光网络封装,TLV3802/TLV3802-Q1采用12引脚WSON封装,而TLV3811采用微型6引脚芯片级芯片尺寸封装,因此非常适用于光学传感器模块等空间敏感型应用。TLV380x-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100认证。

特性

  • 225ps低传播延迟
  • 5ps低过驱色散
  • 20mA静态电流
  • 高切换频率 (3GHz/6Gbps)
  • 240ps窄脉冲宽度检测能力
  • LVDS输出
  • 分离输入和输出接地参考
  • 2.7V至4.2V单电源电压
  • 2.7V至5.5V分离输入电源电压
  • ±0.5mV低输入失调电压
  • 封装
    • TLV3801(8引脚WSON)
    • TLV3802(12引脚WSON)
    • TLV3811(6引脚WCSP)

功能框图

单电源

超高速比较器TLV380x/TLV3811系列技术解析与应用设计

一、产品概述与技术亮点

Texas Instruments推出的TLV380x/TLV3811系列是当前市场上性能卓越的高速比较器解决方案,其225皮秒(ps)的典型传播延迟和3GHz的切换频率树立了行业新标杆。该系列包含TLV3801(8引脚WSON)、TLV3802(12引脚WSON)和TLV3811(6引脚DSBGA)三种封装形式,为不同空间要求的应用提供灵活选择。

核心技术创新点‌:

  • 业界领先的225ps传播延迟性能
  • 仅5ps的超低过驱分散特性
  • 高达3GHz/6Gbps的切换频率/速率
  • 240ps窄脉冲宽度检测能力
  • 低至±0.5mV的输入失调电压
  • 宽电源电压范围(2.7V至5.25V)

二、关键电气特性分析

1. 时序性能参数

  • 传播延迟‌:典型值225ps(在50mV过驱条件下)
  • 过驱分散‌:仅5ps(20-100mV过驱范围)
  • 最小脉冲宽度‌:可检测240ps的窄脉冲
  • 上升/下降时间‌:135ps(20%-80%转换)

2. 电源特性

  • 单电源工作范围‌:2.7V至5.25V
  • 静态电流‌:17mA(TLV3811)至20mA(TLV3801)
  • 电源抑制比(PSRR) ‌:80dB

3. 输入/输出特性

  • 输入电压范围‌:VEE+1.5V至VCC+0.1V
  • LVDS输出‌:350mV典型差分摆幅
  • 输出共模电压‌:1.25V(典型值)

三、电源与布局设计指南

1. 电源设计方案

  • 单电源配置‌:VCC=2.7-5.25V,VEE接地
  • 分离电源配置‌:
    • 输入级:VCC-VEE=2.7-5.25V
    • 输出级:VCC-GND≥2.4V
  • 去耦方案‌:100pF+10nF+1μF组合,小电容最靠近器件

2. PCB布局要点

  1. 使用完整地平面降低电感
  2. 电源去耦电容尽量靠近VCC引脚
  3. 输入输出走线最短化
  4. 避免使用插座,直接焊接
  5. 对低速信号可添加≤1000pF的输入间电容
  6. LVDS输出端配置100Ω终端电阻

四、应用领域展望

  1. 激光雷达(LIDAR)系统‌:利用其高速特性实现精确距离测量
  2. 时间飞行(ToF)传感器‌:窄脉冲检测能力提升测量精度
  3. 测试测量设备‌:
    • 示波器触发电路
    • 逻辑分析仪高速采样
  4. 差分线路接收‌:LVDS接口实现高速数据传输
  5. 无人机视觉系统‌:快速响应时间提升图像采集速率

五、选型建议

型号封装特点适用场景
TLV38018引脚WSON(2×2mm)2mV迟滞空间受限的中等速度应用
TLV380212引脚WSON(3×2mm)双通道设计需要同步比较的多通道系统
TLV38116引脚DSBGA(1.2×0.8mm)1.1mV迟滞超紧凑高速应用
TLV3811C6引脚DSBGA无迟滞极小信号检测
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