深度解析DS25BR120：高速LVDS缓冲器的卓越之选

在高速信号传输的电子世界里，一款性能出色的缓冲器至关重要。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（Texas Instruments）的DS25BR120，这是一款专为高速信号传输优化的3.125 Gbps LVDS缓冲器，让我们一起揭开它的神秘面纱。

文件下载：ds25br120.pdf

一、DS25BR120概述

DS25BR120是一款单通道3.125 Gbps LVDS缓冲器，主要用于在有损的FR - 4印刷电路板背板和平衡金属电缆上进行高速信号传输。它采用全差分信号路径，能确保出色的信号完整性和抗干扰能力。

二、产品特性亮点

出色的性能指标

DS25BR120具备DC - 3.125 Gbps的低抖动、高抗干扰能力和低功耗运行特点。如此宽的带宽能够满足大多数高速信号传输的需求，低抖动则保证了信号的准确性和稳定性，而低功耗设计对于那些对功耗有严格要求的应用场景来说，无疑是一个重要的优势。

四级发射预加重功能

该缓冲器提供四级发射预加重功能，可用于驱动有损背板和电缆。在信号传输过程中，信号会因为传输介质的损耗而发生衰减和失真，预加重功能可以通过增强信号的高频成分，补偿信号在传输过程中的损耗，从而保证信号在长距离传输后的完整性。你是否在实际设计中遇到过信号传输衰减的问题，尝试过使用预加重技术来解决吗？

片上100Ω输入输出端接

片上集成100Ω输入和输出端接，这一设计有诸多好处。它可以有效减小插入损耗和回波损耗，降低信号反射和干扰，提高信号的传输质量。同时，还能减少外部元件的使用，降低成本，减小电路板空间。对于追求小型化和高集成度的设计来说，这是一个非常实用的特性。

高ESD保护能力

LVDS I/O引脚具有7 kV ESD保护，能够有效保护相邻元件免受静电损坏。在实际应用中，静电可能会对电子元件造成不可逆的损伤，而高ESD保护能力可以大大提高产品的可靠性和稳定性。

小巧封装

采用3 mm x 3 mm 8 - WSON节省空间的封装，这种小巧的封装形式非常适合对空间要求较高的应用场景，如便携式设备等。

三、应用领域广泛

时钟和数据缓冲

在高速数据传输系统中，时钟和数据的缓冲是非常重要的环节。DS25BR120可以对时钟和数据信号进行缓冲，保证信号的稳定传输，提高系统的可靠性。

金属电缆驱动

对于需要通过金属电缆进行信号传输的应用，DS25BR120的低抖动和预加重功能可以有效补偿电缆的损耗，确保信号在长距离传输后的质量。

FR - 4驱动

在FR - 4印刷电路板上，信号的传输也会受到一定的损耗。DS25BR120可以优化在FR - 4背板上的信号传输，保证信号的完整性。

四、引脚功能与预加重设置

引脚功能

DS25BR120共有8个引脚，各引脚功能如下表所示：	Pin Name	Pin Type	Pin Description
PE1	Input	预加重选择引脚
IN+	Input	非反相LVDS输入引脚
IN-	Input	反相LVDS输入引脚
PE0	Input	预加重选择引脚
NC	NA	“NO CONNECT”引脚
OUT-	Output	反相LVDS输出引脚
OUT+	Output	非反相LVDS输出引脚
VCC	Power	电源引脚
GND	Power	接地焊盘（DAP - die attach pad）

预加重设置

通过PE1和PE0两个输入引脚的不同组合，可以选择四种不同的预加重级别，具体如下表所示：	PE1	PE0	Pre - emphasis Level
0	0	Off
0	1	Low (Approx.3 dB at 1.56 GHz)
1	0	Medium (Approx.6 dB at 1.56 GHz)
1	1	High (Approx.9 dB at 1.56 GHz)

在实际设计中，我们可以根据具体的应用场景和信号传输要求，灵活选择合适的预加重级别，以达到最佳的信号传输效果。

五、电气特性详解

绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于保证器件的安全和可靠性至关重要。DS25BR120的绝对最大额定值涵盖了多个方面，如电源电压、输入输出电压、电流、温度等。例如，电源电压（Vcc）的范围是 -0.3V 到 +4V，LVDS 输入电压（IN+、IN-）为 -0.3V 到 +4V 等。这些额定值规定了器件能够承受的最大物理量，超过这些值可能会导致器件损坏、性能下降或可靠性降低。在实际设计中，我们必须确保器件的工作条件在这些额定值范围内。你在设计时是否会特别关注这些绝对最大额定值呢？

推荐工作条件

推荐工作条件给出了器件正常工作的最佳参数范围。DS25BR120 的推荐工作条件包括电源电压（Vcc）为 3.0 - 3.6V（典型值 3.3V），接收器差分输入电压（Vip）为 0 - 1.0V，工作环境温度（TA）为 -40°C 到 +85°C。在这个范围内，器件能够发挥出最佳性能，保证信号的稳定传输。

直流电气特性

• LVCMOS 输入特性：包括高电平输入电压（VIH）、低电平输入电压（VIL）、输入钳位电压（VCL）等参数。这些参数决定了器件对输入信号的要求，确保输入信号能够被正确识别和处理。
• LVDS 输出特性：如差分输出电压（VoD）、输出偏移电压（Vos）、输出短路电流（Ios）等。这些特性直接影响到输出信号的质量和驱动能力，对于与其他器件的接口匹配非常重要。
• LVDS 输入特性：输入差分电压（VID）、差分输入高阈值（VTH）、差分输入低阈值（VTL）等参数，决定了器件对输入信号的灵敏度和抗干扰能力。

交流电气特性

• 传播延迟和抖动：传播延迟（tPHLD、tPLHD）表示信号从输入到输出的延迟时间，而抖动（随机抖动 tRJ、确定性抖动 tDJ 和总抖动 tTJ）则反映了信号在传输过程中的时间不确定性。这些参数对于高速信号传输系统的性能至关重要，直接影响到信号的同步和数据的准确性。不同的预加重级别会对抖动性能产生不同的影响，在实际应用中需要根据具体情况进行选择。

六、应用电路与测试

测试电路

文档中给出了DS25BR120的多种测试电路，包括直流测试电路、交流测试电路和预加重测试电路。

• 直流测试电路：用于测试器件的直流特性，如输入输出电压、电流等参数。通过该电路可以验证器件在直流工作条件下的性能是否符合设计要求。
• 交流测试电路：主要测试器件在交流信号下的性能，如传播延迟、抖动等参数。这对于高速信号传输系统的设计非常重要，能够评估器件在实际工作中的动态性能。
• 预加重测试电路：专门用于测试不同预加重级别下的信号性能。通过该电路可以观察到预加重对信号传输质量的影响，帮助我们选择合适的预加重级别。

测试通道特性

测试通道采用了特定的材料和几何结构，其插入损耗会随着频率和通道长度的增加而增大。不同长度的测试通道在不同频率下的插入损耗数据如下表所示：	Test Channel	Length (inches)	Insertion Loss (dB)
500 MHz	750 MHz	1000MHz	1250 MHz	1500 MHz	1560 MHz
A	10	-1.2	-1.7	-2.0	-2.4	-2.7	-2.8
B	20	-2.6	-3.5	-4.1	-4.8	-5.5	-5.6
C	30	-4.3	-5.7	-7.0	-8.2	-9.4	-9.7
D	15	-1.6	-2.2	-2.7	-3.2	-3.7	-3.8
E	30	-3.4	-4.5	-5.6	-6.6	-7.7	-7.9
F	60	-7.8	-10.3	-12.4	-14.5	-16.6	-17.0

在实际设计中，我们需要根据测试通道的特性来选择合适的传输介质和信号处理方式，以确保信号在传输过程中的质量。你在设计中是否会对测试通道的特性进行详细分析呢？

典型性能曲线

文档中还给出了一些典型性能曲线，如最大数据速率与电缆长度的关系曲线。这些曲线直观地展示了器件在不同条件下的性能表现，为我们的设计提供了重要的参考依据。例如，从曲线中可以看出，随着电缆长度的增加，最大数据速率会逐渐降低。这就要求我们在设计高速信号传输系统时，合理选择电缆长度和数据速率，以达到最佳的性能和成本平衡。

七、接口设计与布局建议

输入接口

DS25BR120 能够接受差分信号，并支持简单的交流或直流耦合方式。其宽输入共模范围使得它可以与多种常见的差分驱动器（如 LVPECL、LVDS、CML）进行直流耦合。而且，器件的输入内部带有 100Ω 的终端电阻，这有助于降低输入反射，提高信号的传输质量。在实际设计中，我们可以参考文档中给出的典型直流耦合接口图，根据不同的驱动器类型进行合理的接口设计。你在设计输入接口时，是否会优先考虑直流耦合方式呢？

输出接口

该器件的输出信号符合 LVDS 标准，能够与大多数常见的差分接收器进行直流耦合。不过，在实际应用中，虽然大多数差分接收器的共模输入范围可以适应 LVDS 信号，但为了确保接口的可靠性，建议在实施接口设计之前仔细查阅接收器的数据手册。这样可以避免因接口不匹配而导致的信号失真或其他问题。

布局建议

• 封装优势：DS25BR120 采用了非常小的封装尺寸，仅需占用极小的电路板空间。同时，其引脚布局为直通式，这使得电路板的布局变得更加容易。在进行电路板设计时，我们可以充分利用这些优势，优化电路板的布局，提高空间利用率。
• 散热考虑：文档中提到了封装的热阻参数（θJA = +60.0℃/W，θJC = +12.3℃/W），这对于我们进行散热设计非常重要。在布局时，要确保器件周围有足够的散热空间，必要时可以考虑添加散热片或其他散热措施，以保证器件在正常的温度范围内工作。
• 布线要求：在进行布线时，要注意差分信号线的长度匹配和间距控制，以减少信号的干扰和失真。同时，要合理安排电源和地的布线，确保电源的稳定供应和良好的接地。你在进行电路板布局时，是否会特别关注布线的要求呢？

八、封装和订购信息

封装信息

DS25BR120 采用了 3mm x 3mm 的 8 - WSON 封装，这种小型封装不仅节省了电路板空间，还便于进行高密度的电路板设计。同时，该封装在 LVDS I/O 引脚上具备 7kV 的 ESD 保护能力，能够有效保护相邻的组件，提高了器件的可靠性。在实际应用中，这种具有良好 ESD 保护的封装可以减少因静电放电而导致的器件损坏，降低了系统的维护成本。你在选择器件时，是否会特别关注封装的 ESD 保护能力呢？

订购信息

文档中提供了不同可订购的零件编号及其相关信息，具体如下：	Orderable part number	Status (1)	Material type (2)	Package	Pins	Package qty	Carrier	RoHS (3)	Lead finish/ Ball material (4)	MSL rating/ Peak reflow (5)	Op temp (°C)	Part marking (6)
DS25BR120TSD/NOPB	Active	Production	WSON (NGQ)	8	1000 ISMALL T&R	Yes	SN	Level3 - 260C - 168 HR	-40 to 85	2R120
DS25BR120TSD/NOPB.A	Active	Production	WSON(NGQ)	8	1000 I SMALL T&R	Yes	SN	Level3 - 260C - 168 HR	40 to 85	2R120
DS25BR120TSD/NOPB.B	Active	Production	WSON (NGQ)	8	1000 I SMALL T&R		Call TI	Call TI	-40 to 85

在订购时，我们需要根据实际需求选择合适的零件编号。同时，要注意不同零件编号在状态、材料类型、RoHS 合规性、引脚镀层材料、MSL 等级等方面可能存在的差异。例如，对于有 RoHS 要求的项目，我们需要选择 RoHS 值为“Yes”的零件编号。另外，对于一些特殊要求的项目，可能需要联系 TI 获取更详细的信息。你在订购器件时，是否会仔细核对这些订购信息呢？

九、总结

DS25BR120 是一款性能出色的 3.125Gbps LVDS 缓冲器，具有低抖动、高抗噪性、低功耗等优点。其丰富的特性，如四级发射预加重、片上 100Ω 输入和输出端接等，使其非常适合用于驱动有损背板和电缆。在进行设计时，我们需要综合考虑器件的各项参数和特性，合理选择预加重级别、输入输出接口方式以及进行电路板的布局和散热设计。同时，要严格按照器件的绝对最大额定值和推荐工作条件进行使用，以确保器件的可靠性和性能。希望本文能够为电子工程师们在使用 DS25BR120 进行设计时提供一些有价值的参考。你在使用这款器件的过程中，是否遇到过一些独特的设计挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。