探索DS90C241和DS90C124：5 - MHz至35 - MHz DC平衡24位FPD - Link II串行器和解串器

一、引言

在电子设计领域，数据的高效、可靠传输一直是工程师们关注的重点。DS90C241和DS90C124作为5 - MHz至35 - MHz DC平衡24位FPD - Link II串行器和解串器，为我们提供了一种优秀的数据传输解决方案。本文将深入探讨这两款芯片的特性、应用以及设计要点。

文件下载：ds90c124-q1.pdf

二、芯片特性

2.1 基本特性

• 宽频率范围：支持5 - MHz至35 - MHz的时钟嵌入和DC平衡24:1和1:24数据传输，能够适应不同的应用场景。
• 用户自定义预加重：通过LVDS输出上的外部电阻，用户可以自定义预加重驱动能力，有效提升信号在长距离传输中的质量。
• 长距离驱动能力：能够驱动长达10米的屏蔽双绞线电缆，满足一些对传输距离有要求的应用。
• 用户可选时钟沿：在发送器和接收器上，用户可以选择并行数据的时钟沿，增加了设计的灵活性。

2.2 技术优势

• DC平衡编码和解码：内部集成DC平衡编码和解码功能，支持AC耦合接口，无需外部编码，简化了设计。
• 低功耗和低噪声：采用LVDS信号传输，提供了低功耗和低噪声的环境，确保数据在串行传输路径上的可靠传输。
• 嵌入式时钟恢复：接收器上的嵌入式时钟CDR（时钟和数据恢复）功能，无需外部参考时钟源，降低了系统成本和复杂度。

三、应用领域

3.1 汽车领域

• 中央信息显示：用于汽车中央信息显示屏，实现高清图像和数据的传输。
• 仪表盘显示：在汽车仪表盘显示系统中，确保数据的准确传输，为驾驶员提供清晰的信息。
• 抬头显示：支持汽车抬头显示系统，将重要信息直接投射到驾驶员的视野范围内。
• 基于远程摄像头的驾驶员辅助系统：传输摄像头采集的图像数据，为驾驶员提供实时的辅助信息。

四、详细描述

4.1 工作原理

DS90C241将24位并行总线转换为包含嵌入式时钟信息的完全透明的数据和控制LVDS串行流，DS90C124则将LVDS串行流转换回24位并行数据。这种转换消除了并行数据和时钟路径之间的偏斜问题，简化了数据传输。

4.2 初始化和锁定机制

在数据传输前，需要对DS90C241和DS90C124进行初始化，即同步发送器和接收器的PLL。发送器锁定输入时钟源后，接收器再与之同步。接收器能够在不使用单独参考时钟源的情况下锁定数据流，实现真正的自动插拔和锁定功能。

4.3 数据传输

数据通过TCLK输入时钟进入发送器，TRFB引脚可选择TCLK的边沿来触发数据。发送器输出（DOUT±）驱动点对点连接，传输包含24位数据和4位控制位的串行流。接收器锁定输入数据流后，驱动LOCK引脚为高，并在输出端提供有效数据和恢复的时钟。

4.4 预加重功能

DS90C241的预加重功能可补偿长距离或有损传输介质的影响。通过在PRE引脚连接外部电阻来设置预加重强度，增加数据转换期间的动态电流，提高信号的驱动能力和传输距离。但需要注意的是，预加重的程度需要根据具体应用的传输距离进行调整，避免过度预加重导致的问题。

4.5 AC耦合和端接

芯片支持通过集成的DC平衡编码/解码方案实现AC耦合互连。在LVDS信号路径中插入外部AC耦合电容器，接收器输入级设计为AC耦合，并提供内置的AC偏置网络。对于LVDS传输，推荐使用100 - nF的AC耦合电容器，并采用合适的端接方式，如100 - Ω的端接电阻。

五、应用与设计

5.1 典型应用

在典型应用中，LVDS输出使用100 - Ω端接和100 - nF耦合电容器，旁路电容器放置在电源引脚附近。系统通用输出（GPO）控制发送器和接收器的电源控制引脚，TRFB和RRFB引脚可设置数据的触发边沿，VODSEL引脚可根据需要调整LVDS驱动输出电压。

5.2 设计要求

• 电源设计：采用低噪声电源，使用薄介质的电源和接地层，搭配多种类型的旁路电容器，如RF陶瓷和钽电解电容器，以降低电源噪声。
• 布局设计：使用至少四层板，将LVCMOS信号与LVDS线路分开，避免干扰。推荐使用紧密耦合的100 - Ω差分线进行LVDS互连，减少辐射和噪声。
• 端接设计：LVDS互连需要端接，将端接电阻尽可能靠近发送器和接收器的引脚，以匹配线路的差分阻抗。

5.3 噪声裕量和传输介质

• 噪声裕量：接收器的噪声裕量是衡量其容忍输入抖动的能力，受到发送器、传输介质和接收器本身等多种因素的影响。
• 传输介质：可使用PCB走线或双绞线电缆进行点对点配置，传输介质两端需要端接。

5.4 实时插入功能

芯片支持实时插拔应用，接收器能够在实时插入事件中自动锁定随机数据流，实现热插拔功能。

六、总结

DS90C241和DS90C124串行器和解串器以其丰富的特性、广泛的应用领域和优秀的性能，为电子工程师在数据传输设计中提供了可靠的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求，合理选择芯片的功能和参数，同时注重电源设计、布局设计和端接设计等方面，以确保系统的稳定性和可靠性。希望本文能够为广大电子工程师在使用这两款芯片时提供一些有益的参考。你在使用这两款芯片的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。