DS90C187：低功耗FPD - Link串行器的深度解析

在电子设计领域，尤其是涉及显示接口的设计中，如何高效地传输数据并降低功耗是工程师们一直关注的重点。今天，我们就来详细探讨一款名为DS90C187的低功耗、1.8 - V双像素FPD - Link（LVDS）串行器，看看它在实际应用中能为我们带来哪些便利和优势。

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一、DS90C187的特性亮点

1. 低功耗表现

DS90C187在185 MHz（SIDO模式）下典型功耗仅为100 mW，在睡眠模式下功耗小于1 mW。这样出色的低功耗特性，对于那些依靠电池供电的便携式设备来说，无疑是一个巨大的优势。它能够有效延长设备的续航时间，减少能源消耗。

2. 多种工作模式

该串行器支持三种工作模式：单像素输入单像素输出（SISO），最高频率可达105 MHz；单像素输入双像素输出（SIDO），最高频率可达185 MHz；双像素输入双像素输出（DIDO），最高频率为105 MHz。这种多样化的工作模式使得DS90C187能够适应不同的应用场景和数据传输需求。

3. 丰富的色彩支持

它支持24 - 位RGB、48 - 位RGB，同时还可选低功耗模式支持18 - 位RGB、36 - 位RGB。此外，还支持3D + C、4D + C、6D + C、6D + 2C、8D + C和8D + 2C等LVDS配置，兼容性非常强。

4. 其他特性

DS90C187采用单1.8 - V电源供电，可直接与1.8 - V LVCMOS接口，并且具有扩频时钟兼容性。其封装尺寸为7 - mm × 7 - mm × 0.9 - mm的92引脚双列VQFN封装，体积小巧，便于在电路板上布局。

二、应用场景广泛

DS90C187的应用场景十分广泛，主要包括汽车摄像头监控系统（CMS）、汽车主机、智能后视镜集群等。在这些应用中，它能够有效减少主机GPU与显示器之间RGB接口的尺寸，实现高效的数据传输。

三、详细功能描述

1. 数据转换功能

DS90C187的主要功能是将宽并行LVCMOS输入总线转换为FPD - Link LVDS数据。它可以支持RGB - 888（24位颜色）或RGB - 666（18位颜色），并根据不同的工作模式进行数据转换。

• 在SISO模式下，它将24位RGB数据转换为一个通道的4D + C LVDS数据流，可驱动高达SXGA +（1400x1050）分辨率的显示器。
• 在SIDO模式下，它将24位RGB数据转换为两个通道的4D + C LVDS数据流，可驱动高达WUXGA +（1920x1440）分辨率的显示器。
• 在DIDO模式下，它将两个通道的24位RGB数据转换为两个通道的4D + C LVDS数据流，可驱动高达QXGA（2048x1536）分辨率的显示器。

2. 工作模式配置

通过MODE0和MODE1引脚，可以将DS90C187配置为三种主要工作模式，具体如下表所示：	MODE1	MODE0	配置
0	0	单像素输入，单像素输出（SISO）
0	1	单像素输入，双像素输出（SIDO）
1	0	双像素输入，双像素输出（DIDO）
1	1	保留

3. 电源管理功能

DS90C187具有多种电源管理功能，能够有效降低功耗。

• 通过MODE0和MODE1控制引脚，可以根据应用需求仅启用所需数量的LVDS驱动器。
• 18B_MODE引脚可用于在仅需要18位颜色或3D + C LVDS的应用中，关闭未使用的LVDS驱动器，实现额外的电源管理。
• 若IN_CLK引脚没有时钟输入，DS90C187将进入低功耗状态。通过将PDB引脚拉低，可使设备进入最低功耗状态。

4. 睡眠模式

当PDB引脚为低电平时，DS90C187进入睡眠模式。此时，通过电源引脚的电流消耗最小，PLL关闭，LVDS驱动器也被关闭，其输出通过100 - Ω电阻拉至GND。

5. LVDS输出配置

DS90C187的LVDS驱动器与ANSI/TIA/EIA - 644 - A LVDS接收器兼容。通过配置VODSEL引脚，可以输出节能的低$V{OD}$或高$V{OD}$，以实现更长的走线和电缆长度。未使用的LVDS输出应通过100欧姆电阻进行外部差分端接。

6. 18位/24位颜色模式

18B引脚可用于在仅需要18位颜色的应用中，关闭每个使用的银行中的第4个LVDS驱动器，从而进一步节省功耗。将18B引脚设置为逻辑高电平，可使OA_3 + / - 和OB_3 + / - 进入TRI - STATE®状态。

四、技术参数详解

1. 绝对最大额定值

了解设备的绝对最大额定值对于确保其安全可靠运行至关重要。DS90C187的绝对最大额定值包括：电源电压范围为 - 0.3 V至2.5 V，LVCMOS输入电压范围为 - 0.3 V至VDD + 0.3 V，LVDS驱动器输出电压范围为 - 0.3 V至3.6 V，结温最高为150℃，存储温度范围为 - 65℃至150℃。

2. ESD评级

静电放电（ESD）是电子设备面临的一个潜在威胁。DS90C187具有良好的ESD防护能力，其人体模型（HBM）ESD评级为 + 8000 V，带电设备模型（CDM）ESD评级为±1250 V，机器模型ESD评级为 + 250 V。

3. 推荐工作条件

为了使DS90C187能够稳定可靠地工作，推荐的工作条件如下：电源电压范围为1.71 V至1.89 V，工作环境温度范围为 - 10℃至 + 70℃，差分负载阻抗范围为80Ω至120Ω，电源噪声电压小于90 mVp - p。

4. 电气特性

DS90C187的电气特性涵盖了LVCMOS直流规格、LVDS驱动器直流规格、电源电流等多个方面。例如，在不同的工作模式和配置下，其电源电流会有所不同。在SISO模式下，最坏情况下的串行器电源电流（包括负载电流）为60 mA至85 mA；在SIDO模式下，串行器电源电流为95 mA至140 mA。

5. 推荐输入特性和开关特性

推荐输入特性包括IN_CLK的过渡时间、周期、高时间和低时间等参数。开关特性则涉及到数据的建立时间、保持时间、LVDS输出的过渡时间等。这些特性对于确保数据的准确传输和设备的正常工作非常重要。

五、应用与实现

1. 应用信息

DS90C187主要用于汽车应用，作为低功耗桥接器，可减少主机GPU与显示器之间RGB接口的尺寸。它能够支持主机与平板显示器之间高达QXGA（2048x1536）分辨率、60 Hz的单像素数据传输。

2. 典型应用设计

在典型应用中，DS90C187用于将24位颜色转换为两个通道的LVDS数据流。设计参数包括1.8 V电源、可驱动的显示器类型（如SXGA +、WUXGA +）和24位像素深度。

3. LVDS互连指南

在进行LVDS互连设计时，应遵循以下指南：

• 使用100 - Ω耦合差分对。
• 当数据速率高于500 Mbps时，使用差分连接器。
• 最小化差分对内的偏斜。
• 遵循S/2S/3S规则进行间距设置。
• 在信号层之间切换时，在信号过孔旁边放置接地过孔。
• 当信号改变参考平面时，在新老参考平面之间放置旁路电容和过孔。

六、电源供应与布局建议

1. 电源供应建议

• 电源上电顺序：$V{DD}$电源引脚无需特定的上电顺序，但PDB引脚应在所有电源引脚的电源稳定后设置为逻辑高电平。推荐的上电顺序为：先缓慢提升LCD电源（0.5 ms至10 ms），同时关闭背光源；然后将DS90C187的电源关闭引脚切换为$PDB = V{DD}$；启用时钟并等待0 - 200 ms以确保无显示噪声；启用视频源输出，开始发送黑色视频数据；发送超过1 ms的黑色视频数据；最后开始发送真实图像数据并启用背光源。
• 电源滤波：DS90C187的1.8 V电源引脚需要进行适当的旁路处理。每个引脚至少应放置一个0.1μF的电容，PLL电源引脚（VDDP）还应额外放置一个4.7 μF - 22 μF的电容。推荐使用0.01 μF的电容，并根据需要添加铁氧体磁珠进行额外滤波。

2. 布局建议

• 电路板布局：LVDS设备的电路板布局和叠层应设计为为设备提供低噪声电源。应使用薄电介质（2至4密耳）的电源/接地夹层，以提供低电感寄生的平面电容。
• 电容选择和放置：推荐使用表面贴装电容，其寄生参数较小。当每个电源引脚使用多个电容时，应将较小值的电容放置在离引脚更近的位置。
• 电源和接地连接：电源和接地引脚应直接连接到电源和接地平面，旁路电容应通过过孔连接到平面。
• LVDS布线：使用至少四层板，将LVCMOS信号与LVDS线路分开，以防止耦合。LVDS互连推荐使用紧密耦合的100欧姆差分线。

七、设备和文档支持

1. 文档支持

相关文档包括LVDS用户手册、AN - 1108通道链路PCB和互连设计指南、传输线RAPIDESIGNER操作和应用指南等。通过这些文档，工程师可以获取更详细的设计信息和技术支持。

2. 文档更新通知

要接收文档更新通知，可在ti.com上导航到设备产品文件夹，点击右上角的“Alert me”进行注册，即可每周收到产品信息变更的摘要。

3. 社区资源

TI提供了丰富的社区资源，如TI E2E™在线社区和设计支持平台。在这些社区中，工程师可以与同行交流经验、分享知识、解决问题。

总结

DS90C187作为一款低功耗、高性能的FPD - Link串行器，在汽车显示接口等领域具有广泛的应用前景。其丰富的功能特性、详细的技术参数以及完善的应用支持，为电子工程师提供了一个可靠的设计选择。在实际设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求，合理配置设备的工作模式，遵循电源供应和布局建议，以确保DS90C187能够发挥最佳性能。你在使用类似串行器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区留言分享。