DS99R124AQ：高性能FPD - Link II到FPD - Link转换器的详细解析

引言

在电子设计领域，信号转换与传输的高效性和稳定性至关重要。DS99R124AQ作为一款5 - 43 MHz 18位彩色FPD - Link II到FPD - Link转换器，为汽车显示等应用提供了强大的支持。今天，我们就来深入探讨这款芯片的特性、应用以及设计要点。

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芯片特性概览

1. 频率与速率支持

DS99R124AQ支持5 - 43 MHz的频率范围，对应的串行链路速率为140 Mbps到1.2 Gbps，能够满足多种不同速率的应用需求。

2. 输出接口

• FPD - Link LVDS输出：采用4通道（3数据 + 1时钟）设计，提供了稳定的数据和时钟传输。
• LVCMOS输出：具备3个低速过采样LVCMOS输出，通过交流耦合STP互连，长度可达10米，且集成了输入终端，增强了信号的稳定性。

  3. 其他特性

• 低功耗设计：拥有掉电模式，可有效降低功耗。
• 快速锁定：能够实现快速随机数据锁定，无需参考时钟，简化了系统设计。
• EMI抑制：具备低EMI的FPD - Link输出，还可通过SSCG选项进一步降低EMI。
• 接口兼容性：支持1.8V或3.3V的I/O接口，适用于不同的系统环境。
• 汽车级标准：通过AEC - Q100 Grade 2认证，满足汽车应用的高可靠性要求。
• ESD防护：具有大于8 kV的HBM和ISO 10605 ESD评级，增强了芯片的抗静电能力。

应用场景

DS99R124AQ主要应用于汽车导航和娱乐显示系统。在汽车环境中，对显示的稳定性、抗干扰性和低功耗有较高要求，该芯片凭借其出色的性能，能够为汽车显示提供可靠的信号转换和传输解决方案。

功能详细解析

1. 数据转换与传输

芯片接收单对FPD - Link II串行数据，将其转换为4通道FPD - Link LVDS输出。数据格式包含嵌入式时钟和DC平衡信息，确保了信号的质量和AC耦合的支持。每个PCLK周期接收一个像素的数据，数据包含嵌入式时钟、加扰数据、DC平衡控制位和数据完整性验证位。

2. 时钟数据恢复与状态标志

CDR PLL在PDB为高电平时开始锁定串行输入，LOCK输出反映锁定状态。当芯片完成锁定后，LOCK输出为高电平，表示数据和时钟已成功恢复。FPD - Link接口状态由OSS_SEL引脚控制。

3. 输出接口特性

• LVCMOS输出：OS[2:0]输出为低速信号，频率应小于PCLK的1/5，用于传输额外的信号。
• FPD - Link输出：VODSEL引脚控制差分输出电压，可选择250mV（500mVp - p）或400mV（800mVp - p）的典型值。此外，还可通过SSCG功能降低系统EMI，该功能可通过引脚或寄存器控制。

  4. 电源节省特性

• 掉电模式：通过PDB引脚控制，可在显示不需要时关闭芯片，节省电源。在自动检测模式下，当串行流停止时，芯片自动进入掉电模式，串行流恢复时重新锁定并输出有效数据。
• 停止流睡眠模式：当输入串行流停止时，芯片进入低功耗睡眠状态，串行流恢复时重新锁定并恢复数据。此模式下，可选串行总线控制寄存器的值将被保留。

  5. 内置自测试（BIST）

  BIST功能可用于测试高速串行链路，在原型阶段、设备生产、系统测试和诊断中非常有用。在BIST模式下，只需输入时钟和控制Ser和Des的BISTEN引脚，Ser输出测试模式（PRBS7），Des检测并监控错误，PASS输出引脚反映测试结果。

引脚描述与配置

1. 输入输出引脚

芯片的引脚涵盖了FPD - Link II输入接口、FPD - Link输出接口、LVCMOS输出、控制和配置引脚以及电源和接地引脚。每个引脚都有其特定的功能和电气特性，例如FPD - Link II输入需要AC耦合和内部终端，FPD - Link输出需要100Ω的终端电阻。

2. 控制与配置引脚

通过外部引脚或可选的串行控制总线，可对芯片进行配置。例如，VODSEL控制输出电压，SSC[2:0]选择SSCG范围，LFMODE设置低频或高频模式等。

3. 串行总线控制接口

可选的串行总线控制接口由SCL、SDA和ID[X]引脚组成，支持I2C协议。多个设备可共享该总线，通过ID[X]引脚设置设备地址。

设计要点与注意事项

1. 电源要求

电源斜坡应快于1.5 ms且单调上升，所有电源达到有效工作范围后才能启动设备操作。如果使用可选的串行总线地址选择功能，PDB信号需要延迟，以确保ID设置完成。

2. 传输介质

建议使用点对点配置，通过PCB走线或双绞线电缆进行传输。LVDS互连应具有100Ω的差分阻抗，选择匹配的电缆和连接器可减少阻抗不连续性。

3. 实时插入

芯片支持实时插拔应用，能够在实时插入事件中自动锁定到活动数据流。

4. PCB布局与电源系统

• 布局设计：为LVDS Ser/Des设备设计低噪声的电源馈送，分离高频或高电平的输入输出，减少杂散噪声、反馈和干扰。
• 电源系统：使用薄电介质（2 - 4 mils）的电源/接地夹层，提供平面电容和低电感寄生效应。外部旁路电容应包括RF陶瓷和钽电解电容，且表面贴装电容更优。

  5. LVDS互连

  使用100Ω耦合差分对，遵循S/2S/3S间距规则，减少过孔数量，使用差分连接器，保持走线平衡，尽量减小对间的偏斜，并在靠近TX输出和RX输入处进行终端匹配。

总结

DS99R124AQ作为一款高性能的FPD - Link II到FPD - Link转换器，凭借其丰富的特性和出色的性能，在汽车显示等领域具有广泛的应用前景。在设计过程中，我们需要充分考虑其引脚配置、电源要求、传输介质以及PCB布局等因素，以确保系统的稳定性和可靠性。希望通过本文的介绍，能为电子工程师们在使用DS99R124AQ进行设计时提供一些有益的参考。你在使用类似芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。