SNx5LVDS3xx高速差分线路驱动器：设计与应用全解析

在电子工程师的日常设计工作中，高速差分线路驱动器是实现高效数据传输不可或缺的组件。今天，我们就来深入探讨一下SNx5LVDS3xx系列高速差分线路驱动器，包括其特性、应用、详细设计以及相关注意事项。

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一、产品概述

SNx5LVDS3xx系列包含SN65LVDS387、SN75LVDS387、SN65LVDS389、SN75LVDS389、SN65LVDS391和SN75LVDS391等型号，它们是4、8和16通道的差分线路驱动器，实现了低电压差分信号（LVDS）的电气特性。该系列驱动器适用于高速数据传输，能够满足或超越ANSI EIA/TIA - 644标准的要求。

二、产品特性

2.1 高速与低辐射

该系列驱动器支持高达630 Mbps的信号速率，同时具有极低的辐射（EMI）。典型输出电压为350 mV，负载为100 Ω，传播延迟时间小于2.9 ns，输出偏斜小于150 ps，器件间偏斜小于1.5 ns，能够确保高速数据传输的准确性和稳定性。

2.2 低功耗

每个驱动器在200 MHz下工作时的总功耗仅为35 mW，有助于降低系统的整体功耗。

2.3 高可靠性

当驱动器禁用或$V_{CC}<1.5 V$时，驱动器处于高阻抗状态，提高了系统的安全性。SN65版本的总线引脚ESD保护超过15 kV，增强了器件的抗静电能力。

2.4 宽电压与逻辑兼容性

采用标称3.3 V的单电源供电，电压范围可低至3 V，高至3.6 V。输入信号为LVTTL信号，且具有5 - V容限，能够与多种逻辑电平兼容。

2.5 封装优势

采用薄收缩小外形封装，引脚间距为20 mil，便于PCB布局和设计。

三、应用领域

3.1 通信基础设施

适用于无线基础设施和电信基础设施，能够实现高速、稳定的数据传输，满足通信系统对数据速率和可靠性的要求。

3.2 打印设备

在打印机中，该系列驱动器可以确保数据的准确传输，提高打印质量和效率。

四、详细设计

4.1 引脚配置与功能

不同型号的SNx5LVDS3xx驱动器具有不同的引脚配置，详细的引脚功能在文档中有明确说明。例如，SNx5LVDS391的引脚包括电源引脚（Vcc、GND）、输入引脚（1A - 4A）、输出引脚（1Y - 4Y、1Z - 4Z）以及使能引脚（EN1,2、EN3,4）等。在设计时，需要根据具体的应用需求正确连接引脚。

4.2 电气特性

在推荐的工作条件下，该系列驱动器具有一系列电气特性，如差分输出电压幅度、稳态共模输出电压、电源电流等。例如，差分输出电压幅度在逻辑状态之间的变化范围为247 - 454 mV，稳态共模输出电压为1.125 - 1.375 V。

4.3 开关特性

开关特性包括传播延迟时间、上升时间、下降时间、脉冲偏斜、输出偏斜和器件间偏斜等。传播延迟时间低至0.9 ns，上升和下降时间在0.4 - 1 ns之间，能够满足高速数据传输的要求。

4.4 热特性

不同型号的驱动器在不同温度下具有不同的功率额定值和降额因子。例如，SN65LVDS387在$T{A}≤25°C$时的功率额定值为2094 mW，在$T{A}=70°C$时为1342 mW。在设计时，需要根据实际的工作温度和功率要求选择合适的型号。

五、应用与实现

5.1 点对点通信

点对点通信是LVDS驱动器最基本的应用之一，具有一个发送器（驱动器）和一个接收器。在设计时，需要考虑以下几个方面：

• 电源电压：驱动器和接收器的电源电压范围为3.0 - 3.6 V。
• 输入电压：驱动器输入电压为0.8 - 3.3 V，接收器输入电压为0 - 2.4 V。
• 信号速率：信号速率范围为DC - 200 Mbps。
• 互连特性阻抗：互连的特性阻抗应为100 Ω，终端电阻也应为100 Ω。
• 接地偏移：驱动器和接收器之间的接地偏移应在±1 V以内。

5.2 多点通信

在多点配置中，一个驱动器和一个共享总线与两个或多个接收器（最多32个）相连。与点对点通信相比，多点通信需要更谨慎地考虑互连介质和终端电阻的位置。互连介质的特性阻抗会受到负载的影响，可能会导致信号反射。因此，需要根据负载情况调整终端电阻，以减少反射。

六、电源供应与布局建议

6.1 电源供应

该系列驱动器和接收器设计为使用单电源供电，电源电压范围为2.4 - 3.6 V。在实际应用中，驱动器和接收器可能位于不同的电路板或设备中，需要使用单独的电源。同时，需要注意驱动器和接收器电源之间的接地电位差应小于|±1 V|，并使用板级和局部设备级旁路电容来稳定电源。

6.2 布局

• 传输线拓扑：推荐使用微带传输线来路由LVDS信号，因为微带线在高速传输方面具有一定的优势。
• 介质选择：对于LVDS信号，FR - 4或等效材料通常可以提供足够的性能。如果TTL/CMOS信号的上升或下降时间小于500 ps，则建议使用介电常数接近3.4的材料，如Rogers™4350或Nelco N4000 - 13。
• 堆叠配置：常见的堆叠配置包括四层板和六层板。六层板可以将每个信号层与电源层隔离开来，提高信号完整性，但制造成本较高。
• 布线规则：差分对的布线应保持紧密耦合，以减少电磁干扰。同时，应避免使用90°转弯，尽量使用45°转弯来减少信号反射。此外，还需要注意信号线之间的间距，以减少串扰。

七、总结

SNx5LVDS3xx系列高速差分线路驱动器具有高速、低功耗、高可靠性等优点，适用于多种通信和数据传输应用。在设计过程中，需要充分考虑其电气特性、开关特性、热特性等参数，以及应用场景和布局要求。通过合理的设计和布局，可以充分发挥该系列驱动器的性能优势，实现高效、稳定的数据传输。

你在使用SNx5LVDS3xx系列驱动器时遇到过哪些问题？你对它的性能和应用有什么独特的见解吗？欢迎在评论区分享你的经验和想法。