德州仪器DS90LV012A/DS90LT012A：低功耗高性能LVDS接收器的卓越之选

在高速数据传输领域，低电压差分信号（LVDS）技术凭借其低功耗、低噪声和高数据速率的优势，成为了众多应用的首选。德州仪器（TI）推出的DS90LV012A和DS90LT012A单CMOS差分线路接收器，就是LVDS技术的杰出代表。今天，我们就来深入探讨这两款产品的特性、应用及设计要点。

文件下载：ds90lt012a.pdf

一、产品概述

DS90LV012A和DS90LT012A专为需要超低功耗、低噪声和高数据速率的应用而设计。它们支持超过400 Mbps（200 MHz）的切换速率，采用LVDS技术，能够将低电压（典型值350 mV）的差分输入信号转换为3 - V CMOS输出电平。这两款接收器还具备输入故障安全功能，在各种故障情况下，输出将保持高电平。

产品特性亮点

1. 高速数据传输：支持超过400 Mbps（200 MHz）的切换速率，满足高速数据传输需求。
2. 低功耗设计：典型静态功耗仅10mW（3.3V供电时），有效降低系统能耗。
3. 低噪声性能：100 ps的典型差分偏斜，减少信号干扰，保证数据传输的准确性。
4. 集成功能丰富：集成了线路终端电阻（DS90LT012A），并具备输入故障安全功能，提高系统可靠性。
5. 宽工作温度范围：工业温度范围（−40°C至 +85°C），适用于各种恶劣环境。
6. 多种封装选择：提供SOT - 23 5 - 引脚封装和无铅WSON - 8封装（3x3 mm尺寸），方便不同应用场景的设计。

二、引脚配置与功能

这两款产品的引脚配置清晰，不同封装的引脚功能对应明确。例如，SOT - 23封装的4脚和WSON封装的1脚为反相接收器输入引脚（IN -）；SOT - 23封装的3脚和WSON封装的3脚为同相接收器输入引脚（IN +）等。这种明确的引脚定义，有助于工程师进行PCB布局设计。

三、规格参数

绝对最大额定值

了解产品的绝对最大额定值对于确保设备的安全使用至关重要。例如，电源电压范围为 - 0.3V至4V，输入电压范围为 - 0.3V至3.9V等。需要注意的是，这些值是确保设备安全的极限值，并不意味着设备应在这些极限条件下运行。

推荐工作条件

推荐的电源电压范围为 +2.7V至 +3.6V，典型值为 +3.3V；工作环境温度范围为 - 40°C至 +85°C。在这些条件下使用设备，能够保证其性能的稳定性和可靠性。

电气特性

包括差分输入高阈值（VTH）、差分输入低阈值（VTL）、共模电压（VcM）等参数。例如，差分输入高阈值典型值为0mV，差分输入低阈值为 - 100mV。这些参数对于理解设备的工作原理和进行电路设计非常关键。

开关特性

涵盖差分传播延迟（tPHLD、tPLHD）、差分脉冲偏斜（tSKD1）、差分部分间偏斜（tSKD3、tSKD4）等参数。比如，差分传播延迟高到低（tPHLD）的最大值为3.5 ns。这些参数决定了设备在高速信号处理中的性能表现。

四、详细特性剖析

终端电阻

DS90LV012A需要外部匹配传输线差分阻抗的终端电阻，阻值应在90Ω至130Ω之间。而DS90LT012A则集成了用于点对点应用的终端电阻，阻值在90Ω至133Ω之间。合理选择和使用终端电阻，能够有效减少信号反射，提高信号质量。

阈值设置

LVDS标准规定接收器的最大阈值为 ±100mV，而DS90LV012A和DS90LT012A支持 - 100mV至0V的增强阈值区域，这对于故障安全偏置非常有用。例如，通过施加 +25mV的外部故障安全偏置，可以获得一定的差分噪声裕量。

故障安全特性

这两款接收器的内部故障安全电路能够为浮动、终端或短路的接收器输入提供保护，确保输出保持高电平稳定状态。在不同的输入故障情况下，如开路、终端连接和短路，都能保证输出的可靠性。同时，为了增强故障安全性能，可以使用5kΩ至15kΩ的外部上拉和下拉电阻，并将共模偏置点设置为约1.2V。

信号探测

在探测LVDS传输线时，应使用高阻抗（>100 kΩ）、低电容（<2 pF）的示波器探头和宽带宽（1 GHz）的示波器，以避免不正确的探测导致结果失真。

五、应用与实现

应用信息

LVDS驱动器和接收器主要用于点对点配置，这种配置为高速信号提供了干净的信号环境。接收器通过平衡介质连接到驱动器，介质的特性阻抗通常为100Ω，需要在接收器输入端附近选择100Ω的终端电阻。此外，还可以采用多接收器配置，但需要考虑中间连接器、电缆分支、阻抗不连续性、接地偏移、噪声裕量限制和总终端负载等因素。

典型应用

文档中给出了平衡系统点对点应用的示例图，展示了DS90LV012A和DS90LT012A在实际电路中的应用方式，为工程师进行设计提供了参考。

六、设计建议

电源供应

在电源引脚处必须使用旁路电容。建议在电源引脚处并联0.1μF和0.001μF的高频陶瓷电容，且最小电容值的电容应最靠近设备电源引脚。在印刷电路板的电源入口点，应连接一个10μF（35V）或更大的固态钽电容，并使用多个过孔将去耦电容连接到电源平面，以提高去耦效果。

布局设计

1. PCB层数：使用至少4层PCB板，分别用于LVDS信号、接地、电源和TTL信号。
2. 信号隔离：将TTL信号与LVDS信号隔离，最好将它们放在由电源/接地平面隔离的不同层上，以防止TTL信号耦合到LVDS线路上。
3. 器件位置：将驱动器和接收器尽可能靠近LVDS端口侧的连接器，以减少信号传输距离和干扰。
4. WSON封装注意事项：对于WSON封装，为了优化信号完整性，应将其热焊盘连接到接地，并确保其尺寸与PCB上的暴露焊盘相匹配。

差分走线设计

1. 阻抗匹配：使用与传输介质和终端电阻匹配的受控阻抗走线，确保差分信号的特性阻抗一致。
2. 走线间距：差分对走线应尽可能靠近，从IC引出后短线长度应小于10mm，以减少反射和确保噪声以共模形式耦合。
3. 长度匹配：匹配差分走线的电气长度，减少信号偏斜，避免相位差导致的磁场抵消效果丧失和电磁干扰问题。
4. 避免直角转弯：使用圆弧或45°斜角代替90°转弯，以减少阻抗不连续性。
5. 间距恒定：保持差分走线之间的距离恒定，避免差分阻抗的不连续性。

电缆和连接器选择

1. 阻抗匹配：选择具有约100Ω匹配差分阻抗的电缆和连接器，避免引入重大阻抗不连续性。
2. 平衡电缆优先：平衡电缆（如双绞线）在降低噪声和提高信号质量方面通常优于非平衡电缆，它们能减少电磁干扰，并使电磁辐射以共模形式被接收器抑制。
3. 距离考量：对于距离小于0.5M的应用，大多数电缆都能有效工作；对于距离在0.5M至10M之间的应用，CAT 3（3类）双绞线电缆是一个不错的选择，它易于获取且价格相对较低。

七、设备和文档支持

文档更新通知

可以通过访问ti.com上的设备产品文件夹，点击“通知”进行注册，以接收产品文档更新的每周摘要，并查看修订文档中的修订历史。

支持资源

TI E2E™支持论坛是工程师获取快速、验证答案和设计帮助的重要来源。在论坛中可以搜索现有答案或提出自己的问题，以获得所需的设计支持。

静电放电注意事项

由于集成电路可能会受到静电放电（ESD）的损坏，因此在处理这些设备时，必须采取适当的预防措施，避免因不当操作导致设备损坏。

德州仪器的DS90LV012A和DS90LT012A单CMOS差分线路接收器为高速数据传输应用提供了低功耗、高性能的解决方案。通过深入了解其特性、规格参数和设计要点，工程师可以更好地将这些产品应用到实际设计中，提高系统的性能和可靠性。在设计过程中，遵循相关的设计建议和注意事项，能够确保设备发挥最佳性能。如果你在使用过程中有任何疑问或经验分享，欢迎在评论区留言交流！