汽车电子利器：DS90LVRA2-Q1 LVDS双路差动线路接收器深度剖析

作为电子工程师，在汽车电子领域的设计中，我们常常需要面对高数据速率、高输入共模范围等挑战。今天，就来和大家深入探讨一款专为这类应用设计的双路CMOS差分线路接收器——DS90LVRA2-Q1。

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一、DS90LVRA2-Q1概述

DS90LVRA2-Q1专为需要高输入共模范围、高数据速率和具有压摆率控制CMOS输出的应用而设计。它符合面向汽车应用的AEC-Q100和AEC-Q006标准，温度等级为 -40°C 至 +105°C，能支持600Mbps（300MHz）的数据速率，差分延迟典型值为50ps，通道间延迟典型值为0.1ns，还支持1.8V至3.3V电源，采用直通引脚排列，在断电模式下LVDS输入端具有高阻抗，输出压摆率可控，LVDS输入可接受LVDS/CML/LVPECL信号，并且符合ANSI/TIA/EIA - 644标准，引脚与DS90LV028A-Q1兼容。

二、应用场景

2.1 汽车信息娱乐系统与仪表组

在汽车信息娱乐系统中，需要高速、稳定的数据传输来实现高清视频、音频等多媒体功能。DS90LVRA2-Q1的高数据速率和良好的抗干扰能力，能够确保信息的准确传输，为驾驶者和乘客带来流畅的娱乐体验。在汽车仪表组中，它可以实时、准确地传输各种传感器数据，如车速、转速、水温等，保证仪表显示的及时性和准确性。

2.2 汽车音响主机

汽车音响主机对音频信号的传输质量要求较高。DS90LVRA2-Q1能够有效减少信号传输过程中的干扰和失真，提高音频的音质，为用户带来更好的听觉享受。

三、引脚配置和功能

3.1 引脚布局

DS90LVRA2-Q1采用DEM封装、WSON 8引脚。其引脚功能如下表所示：	引脚名称	引脚编号	类型	说明
GND	5	G	接地引脚
RIN1 -	1	I	反相接收器输入引脚
RIN2 -	4	I	反相接收器输入引脚
RIN1 +	2	I	同相接收器输入引脚
RIN2 +	3	I	同相接收器输入引脚
RouT2	6	O	接收器输出引脚
RouT1	7	O	接收器输出引脚
Vcc	8	P	电源引脚

3.2 引脚作用

接地引脚（GND）为整个器件提供稳定的接地参考；输入引脚（RIN1 -、RIN2 -、RIN1 +、RIN2 +）接收差分信号；输出引脚（RouT2、RouT1）将处理后的信号输出；电源引脚（Vcc）为器件提供工作所需的电源。

四、规格参数

4.1 绝对最大额定值

超出绝对最大额定值运行可能会对器件造成损坏，绝对最大额定值并不表示器件在这些条件下或在建议运行条件以外的任何其他条件下能够正常运行。在实际设计中，我们必须严格遵守这些限制，以确保器件的可靠性和稳定性。

4.2 ESD等级

该器件的人体放电模型（HBM）ESD等级为+2000V，充电器件模型（CDM）ESD等级为±1000V。这表明器件具有一定的静电防护能力，但在实际操作中，我们仍需采取适当的防静电措施，如佩戴防静电手环、使用防静电工作台等，以避免静电对器件造成损害。

4.3 建议运行条件

参数	最小值	标称值	最大值	单位
VCC（3.3V模式）	3.0	3.3	3.6	V
VCC（2.5V模式）	2.25	2.5	2.75	V
VCC（1.8V模式）	1.62	1.80	1.98	V
VR（LVDS）	0	3.0		V
TA	-40		105	°C
TPCB（距离器件1mm）			112	°C
TJ			125	°C

在设计时，我们应尽量让器件在建议运行条件下工作，以保证其性能的稳定性和可靠性。

4.4 热性能信息

热指标	DEM（WSON）8引脚	单位
RJA	143.7	°C/W
RaJC(1cp)	77.9	°C/W
RJB	69.8	°C/W
DJT	5.0	°C/W
DJB	69.6	°C/W

了解热性能信息有助于我们在设计散热方案时做出合理的决策，确保器件在工作过程中不会因过热而影响性能。

4.5 电气特性

包括差分输入阈值、输入共模电压范围、输出电压等参数。例如，差分输入电压迟滞在20 - 120mV之间，输入共模电压范围会随着电源电压的变化而变化。这些参数对于我们理解器件的电气性能和进行电路设计非常重要。

4.6 开关特性

涵盖了差分传播延迟、差分脉冲延迟、差分通道间延迟等参数。如从高电平到低电平的差分传播延迟在不同电源电压下有不同的值，这些参数直接影响着器件的开关速度和信号传输的准确性。

4.7 典型特性

以电源电流与数据速率的关系为例，在不同的电源电压和负载条件下，电源电流会随着数据速率的变化而变化。了解这些典型特性有助于我们在实际应用中优化电路设计，降低功耗。

五、详细说明

5.1 概述

LVDS驱动器和接收器主要用于简单的点对点配置，接收器通过阻抗控制的100Ω差分PCB布线连接到信号源，使用100Ω端接电阻器将驱动器输出（电流模式）转换为接收器检测到的电压。这种配置为驱动器的快速边沿速率提供了干净的信号环境。

5.2 功能方框图

从功能方框图中，我们可以直观地了解器件的内部结构和信号处理流程，这有助于我们在进行电路设计和故障排查时更好地理解器件的工作原理。

5.3 特性说明

DS90LVRA2-Q1差分线路接收器能够在 -4V 至 5V 的共模范围内检测低至100mV的信号（VCC为3.3V）。共模电压范围与LVDS驱动器失调电压有关，通常为 +1.2V。两个接收器输入引脚的交流参数均针对 +0V 至 +3V 的建议工作输入电压范围进行了优化。在实际应用中，我们需要考虑这些特性对信号传输的影响，确保信号的准确性和稳定性。

5.4 器件功能模式

输入	输出
VID≥100mV	H
ViD≤ - 100mV	L
-100mV≤VD≤100mV	不确定

通过真值表，我们可以清晰地了解器件在不同输入条件下的输出状态，这对于我们进行逻辑设计和信号处理非常有帮助。

六、应用和实施

6.1 应用信息

有关LVDS驱动器和接收器的一般应用手册和提示，可参阅LVDS应用手册和设计指南。这些资料能够为我们在实际应用中提供更多的参考和指导。

6.2 典型应用

6.2.1 设计要求

使用LVDS器件时，指定受控阻抗PCB布线非常重要，传输介质的所有元件都必须具有100Ω的匹配差分阻抗，并且不得引入较大的阻抗不连续性。这是确保信号稳定传输的关键。

6.2.2 详细设计过程

• 电源去耦建议：必须在电源引脚上使用旁路电容器，建议在电源引脚处并联使用表面贴装高频陶瓷0.1μF和0.01μF电容器，值最小的电容器最靠近器件电源引脚。印刷电路板上额外的分散电容器可改善去耦性能，应使用多个过孔将去耦电容器连接到电源平面，还应将10μF（35V）或更高的固体钽电容器连接到电源和接地之间的印刷电路板上的电源入口点。
• 端接：使用与差分阻抗或传输线路最匹配的端接电阻器，电阻器应在90Ω至110Ω之间。电流模式输出需要端接电阻器来生成差分电压，如果没有电阻器端接，LVDS将无法正常工作。通常，在接收端的线对上连接一个电阻就足够了，最好是表面贴装1%电阻器。同时，应尽可能缩短PCB残桩、元件引线，以及从终端到接收器输入的距离，端接电阻与接收器之间的距离应 < 10mm（最大12mm）。
• 输入失效防护偏置：外部上拉和下拉电阻器可用于提供足够的偏移量，以在开路条件下实现输入失效防护。上拉电阻器和下拉电阻器应在5kΩ至15kΩ范围内，以最大限度地减少驱动器的负载和波形失真，将共模偏置点设置为大约1.2V，以便与内部电路兼容。
• 探测LVDS传输线路：始终使用具有宽带宽（1GHz）示波器的高阻抗（> 100kΩ）、低电容（< 2pF）示波器探针，不恰当的探测会产生欺骗性的结果。

6.3 电源相关建议

与详细设计过程中的电源去耦建议类似，必须在电源引脚上使用旁路电容器，TI建议在电源引脚处并联使用高频陶瓷0.1μF和0.01μF电容器，值最小的电容器最靠近器件电源引脚。印刷电路板上额外的分散电容器可改善去耦性能，必须使用多个过孔将去耦电容器连接到电源平面，必须将10μF大容量电容器、35V（或更高）固体钽电容器连接到电源和接地之间的印刷电路板上的电源入口点。

6.4 布局

6.4.1 布局指南

• 差分布线：使用与传输布线和终端电阻器的差分阻抗相匹配的受控阻抗布线，差分对布线一离开IC就尽可能靠近（残桩长度应小于10mm），匹配布线之间的电气长度以减少延迟，避免90°转弯，使用圆弧或45°斜角，在一对布线内，应尽量减小两条布线之间的距离，以维持接收器的共模抑制。
• PC主板注意事项：至少使用4个PCB板层（从上到下）：LVDS信号、地、电源和TTL信号，将TTL信号与LVDS信号隔离，最好将TTL和LVDS信号放在不同的层上，并通过一个或多个电源或接地层进行隔离。

6.4.2 布局示例

通过布局示例图，我们可以直观地了解如何进行实际的布局设计，借鉴其中的经验和方法，优化我们的电路布局。

七、器件和文档支持

7.1 文档支持

可参阅德州仪器（TI）的LVDS接口的失效防护偏置应用手册等相关文档，这些文档能够为我们提供更深入的技术信息和设计指导。

7.2 接收文档更新通知

要接收文档更新通知，可导航至ti.com上的器件产品文件夹，点击通知进行注册，即可每周接收产品信息更改摘要，有关更改的详细信息，可查看任何已修订文档中包含的修订历史记录。

7.3 支持资源

TI E2E™中文支持论坛是工程师的重要参考资料，可直接从专家处获得快速、经过验证的解答和设计帮助。我们可以在论坛上搜索现有解答或提出自己的问题，获得所需的快速设计帮助。

7.4 商标

TI E2E™是德州仪器的商标，所有商标均为其各自所有者的财产。

7.5 静电放电警告

静电放电（ESD）会损坏这个集成电路，德州仪器（TI）建议通过适当的预防措施处理所有集成电路，如佩戴防静电手环、使用防静电工作台等。如果不遵守正确的处理和安装程序，可能会损坏集成电路，ESD的损坏小至导致微小的性能降级，大至整个器件故障。

7.6 术语表

TI术语表列出并解释了术语、首字母缩略词和定义，有助于我们更好地理解文档中的专业术语。

八、总结

DS90LVRA2-Q1是一款性能出色的汽车电子LVDS双路差动线路接收器，具有高数据速率、高输入共模范围等优点。在实际应用中，我们需要深入了解其特性、规格参数和应用要求，严格按照设计指南进行电路设计和布局，同时注意静电防护和文档支持等方面的问题。希望通过本文的介绍，能帮助大家更好地掌握DS90LVRA2-Q1的使用，在汽车电子设计中取得更好的成果。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区留言分享。