高速差分接收器SN65LVDS系列：特性、应用与设计要点

在高速数据传输领域，低电压差分信号（LVDS）技术凭借其高速率、低功耗和抗干扰能力强等优势，得到了广泛应用。德州仪器（TI）的SN65LVDS32B、SN65LVDT32B、SN65LVDS3486B、SN65LVDT3486B、SN65LVDS9637B和SN65LVDT9637B系列高速差分接收器，就是LVDS技术的优秀代表。本文将详细介绍这些接收器的特性、应用场景以及设计要点。

文件下载：sn65lvds3486b.pdf

一、产品特性

1. 高速率与标准兼容性

这些接收器满足或超越了ANSI EIA/TIA - 644标准对信号速率的要求，最高可达400 Mbps。这使得它们能够在高速数据传输场景中稳定工作，为系统提供可靠的信号接收能力。

2. 宽输入共模电压范围

输入共模电压范围为 - 2V至4.4V，比标准要求宽2V。这一特性将驱动器和接收器之间允许的接地噪声容限提高到3V，从而允许更长的电缆长度。此外，TI的SN65LVDS/T33和SN65LVDS/T34系列更是引入了 - 4V至5V的更宽输入共模电压范围。

3. 精确的差分输入阈值与迟滞

差分输入阈值精确控制在±50 mV以内，并且在整个输入共模电压范围内具有50 mV的输入电压迟滞。这有助于提高对缓慢变化输入信号的抗噪声能力，确保在复杂电磁环境下的稳定工作。

4. 集成线端接电阻

SN65LVDT系列接收器集成了110 - Ω线端接电阻，消除了在电缆或传输介质接收端使用外部电阻的需求。同时，非端接的SN65LVDS系列也可供多节点或其他端接电路使用。

5. 高ESD保护能力

接收器能够承受±15 - kV人体模型（HBM）和±600 V机器模型（MM）的静电放电，而不会对输入引脚造成损坏。这为在可能存在静电干扰的环境中提供了可靠的保护。

6. 有源故障安全电路

接收器内置了（专利申请中）故障安全电路，在输入信号丢失后的600 ns内提供高电平输出。常见的信号丢失原因包括电缆断开、线路短路或发射机断电等。这一特性可防止在故障条件下将噪声误接收为有效数据，还可用于线或总线信号传输。

二、功能表与电气特性

1. 功能表

不同型号的接收器具有各自的功能表，详细描述了差分输入、使能信号与输出之间的逻辑关系。例如，SN65LVDS32B和SN65LVDT32B在不同差分输入电压范围和使能信号状态下，输出会呈现相应的高、低电平或高阻抗状态。

2. 电气特性

这些接收器在推荐工作条件下具有一系列电气特性参数，如正、负差分输入电压阈值、差分输入故障安全电压阈值、输出高低电平电压、电源电流、输入电流等。这些参数为电路设计和性能评估提供了重要依据。

3. 开关特性

开关特性包括传播延迟时间、故障安全激活和停用延迟时间、脉冲偏斜、输出偏斜、部分间偏斜、输出信号上升和下降时间等。这些特性对于高速数据传输系统的时序设计至关重要。

三、应用信息

1. 电路设计要点

• 电源滤波：在VCC和接地平面之间放置一个0.1 - µF的Z5U陶瓷、云母或聚苯乙烯介质的0805尺寸片式电容器，且电容器应尽可能靠近器件端子，以减少电源噪声。
• 端接电阻匹配：端接电阻值应与传输介质的标称特性阻抗匹配，误差在±10%以内，以确保信号的正确传输和反射最小化。
• 使能输入处理：未使用的使能输入应根据需要连接到VCC或GND，以避免潜在的干扰。

2. 相关应用文档

TI提供了一系列与LVDS应用相关的文档，如《Low - Voltage Differential Signaling Design Notes》《Interface Circuits for TIA/EIA - 644 (LVDS)》等，为工程师提供了更多的应用指南和设计参考。

3. ECL/PECL到LVTTL转换

对于采用发射极耦合逻辑（ECL、PECL和LVPECL）作为物理层的系统，TI的LVDS接收器可通过在输入端实现一个小的电阻分压器网络来实现与LVDS的转换。此外，TI还推出了宽共模LVDS接收器，可直接连接到ECL驱动器，只需为ECL端接提供偏置电压。

四、封装与订购信息

这些接收器提供多种封装选项，如SOIC封装，并且有不同的引脚数量和包装形式可供选择，如管装和带盘装。同时，文档还提供了详细的封装尺寸信息，包括带盘和管装的尺寸规格，方便工程师进行PCB设计和生产安排。

五、总结与思考

SN65LVDS系列高速差分接收器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场景和系统要求，合理选择型号和封装，并注意电路设计的细节，以充分发挥这些接收器的优势。同时，随着技术的不断发展，我们也应该思考如何进一步优化LVDS系统的性能，如提高信号速率、降低功耗、增强抗干扰能力等。大家在使用这些接收器的过程中，是否遇到过一些特殊的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享交流。