高速差分线驱动器与接收器——SN65LVDS系列器件解析

在电子设计领域，高速数据传输一直是一个关键需求。德州仪器（TI）的SN65LVDS180-Q1、SN65LVDS050-Q1和SN65LVDS051-Q1系列差分线驱动器和接收器，凭借其出色的性能，在高速数据传输应用中占据了重要地位。今天，我们就来深入了解一下这些器件。

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器件特性亮点

高可靠性与兼容性

这些器件专为汽车应用而设计，具备出色的静电放电（ESD）保护能力。其ESD保护超过2000V（依据MIL - STD883，方法3015），采用机器模型（$C = 200pF$，$R = 0$）时超过200V，总线终端ESD超过12kV。同时，它们满足或超过ANSI TIA/EIA - 644 - 1995标准，信号传输速率高达400Mbps，能够与RS - 422、PECL和IEEE - P1596等设备实现互操作。

低功耗与高性能

器件采用单一3.3V电源供电，采用低压差分信号（LVDS）技术，典型输出电压为350mV，负载为100Ω。驱动器的传播延迟时间典型值为1.7ns，接收器为3.7ns。在200MHz时，驱动器的功耗典型值为25mW，接收器为60mW，实现了低功耗与高性能的平衡。

输入输出特性

LVTTL输入电平具有5V容差，即使$V_{CC}<1.5V$，接收器仍能保持高输入阻抗。此外，接收器还具备开路故障保护功能，当输入处于开路状态时，能确保输出处于稳定的高电平状态。

器件详细描述

工作原理与应用场景

SN65LVDS180、SN65LVDS050和SN65LVDS051通过LVDS技术实现高速信号传输，其符合TIA/EIA - 644标准的电气接口，能在100Ω负载下提供最小247mV的差分输出电压，并且能够接收50mV的信号，即使发射器和接收器之间存在高达1V的地电位差。该器件主要用于点对点基带数据传输，传输介质可以是印刷电路板走线、背板或电缆。不过，数据传输的最终速率和距离取决于传输介质的衰减特性、环境噪声耦合以及其他特定应用特性。

驱动与接收组合

这些器件提供了各种驱动器、接收器和使能组合，采用行业标准封装。由于它们适用于单工或分布式单工总线结构，驱动器使能功能不会将差分输出置于高阻抗状态，而是断开输入并降低器件的静态功耗。如果需要高阻抗驱动器输出功能，可以考虑SN65LVDM系列器件。所有器件的工作温度范围为 - 40°C至85°C。

器件参数与特性

绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于正确使用和保护器件至关重要。例如，电源电压范围为 - 0.5V至4V，各引脚的电压范围也有明确限制。静电放电方面，不同引脚的测试结果也有所不同，如Y、Z、A、B和GND引脚的测试结果为Class 3，A:12kV，B:600V。

推荐工作条件

在推荐工作条件下，电源电压为3V至3.6V，典型值为3.3V。高电平输入电压最小为2V，低电平输入电压最大为0.8V。差分输入电压幅度在0.1V至0.6V之间。

电气特性

器件的电气特性包括电源电流、驱动器和接收器的各项参数。例如，不同器件在不同工作模式下的电源电流有所差异，驱动器的差分输出电压幅度典型值为340mV，接收器的输入电流等参数也有明确的范围。

开关特性

驱动器的开关特性包括传播延迟时间、信号上升和下降时间、脉冲偏斜和通道间输出偏斜等。这些参数对于高速数据传输的时序控制至关重要。例如，传播延迟时间典型值为1.7ns，信号上升和下降时间典型值为0.8ns至1ns。

应用信息与故障保护

应用场景

这些器件通常作为高速点对点数据传输的构建模块，具有低共模输出和平衡接口，能有效降低噪声排放，适用于对数据传输速度和稳定性要求较高的场合。

故障保护功能

在差分信号应用中，当信号对上没有差分电压时，系统的响应是一个常见问题。TI的LVDS接收器在处理开路输入电路情况时具有独特的故障保护功能。当驱动器处于高阻抗状态或电缆断开时，接收器通过300kΩ电阻将信号对的每条线拉至接近$V_{CC}$，并通过与门检测该条件，强制输出为高电平，确保系统的稳定性。

器件的订购与封装信息

订购信息

提供了不同温度范围和封装类型对应的可订购部件编号和顶面标记信息，方便工程师根据实际需求进行选择。

封装信息

详细介绍了器件的封装类型、引脚数量、包装数量、载体类型、RoHS合规性、引脚涂层/球材料、MSL评级/峰值回流温度和部件标记等信息。同时，还提供了不同封装的尺寸和相关说明，以及磁带和卷轴的尺寸信息，为工程师在设计电路板时提供了重要参考。

总之，SN65LVDS系列器件以其出色的性能和丰富的特性，为高速数据传输应用提供了可靠的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择器件，并注意各项参数和特性的匹配，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用这些器件的过程中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。