深入解析DS90C032QML LVDS四通道CMOS差分线路接收器

在电子设计领域，对于高性能、低功耗的数据传输需求日益增长，LVDS（低电压差分信号）技术凭借其高速率、低功耗和抗干扰能力强等优势，成为了众多应用的首选。今天，我们就来详细探讨德州仪器（TI）的DS90C032QML LVDS四通道CMOS差分线路接收器，看看它是如何满足这些需求的。

文件下载：ds90c032qml-sp.pdf

一、DS90C032QML概述

DS90C032QML是一款专为超低功耗和高数据速率应用而设计的四通道CMOS差分线路接收器。它能够接收低电压差分输入信号，并将其转换为CMOS（TTL兼容）输出电平，同时支持三态（TRI - STATE）功能，可用于多路复用输出。此外，该接收器还具备单粒子闩锁（SEL）免疫能力，SEL免疫阈值为120 MeV $cm^{2} / mg$，这使得它在辐射环境中也能稳定工作。

二、关键特性

2.1 低功耗与高性能

• 超低功耗：DS90C032QML具有低功耗特性，能够有效降低系统的整体功耗，延长设备的续航时间。
• 高数据速率：支持高数据速率传输，满足现代高速数据通信的需求。
• 低差分和芯片间偏斜：低差分偏斜（$t{skD}$ 最大为3.0 ns）和芯片间偏斜（$t{sk2}$ 最大为7.0 ns）确保了数据的准确传输，减少了信号失真和误码率。

2.2 输入特性

• 高阻抗LVDS输入：提供电源关闭时的高阻抗LVDS输入，当VCC不存在时，可确保对LVDS总线线路的负载影响最小。
• 小摆幅差分信号接收：能够接受小摆幅（330 mV）的差分信号电平，增强了信号的适应性。

2.3 兼容性与可靠性

• 引脚兼容：与DS26C32A引脚兼容，方便进行升级和替换。
• 符合标准：兼容IEEE 1596.3 SCI LVDS标准，保证了与其他符合该标准的设备的互操作性。
• 故障保护：支持开路故障保护和端接（100Ω）输入故障保护，通过添加外部故障保护偏置，在两种故障保护条件下，接收器输出均为高电平，提高了系统的可靠性。

三、电气特性

3.1 直流参数

DS90C032QML的直流参数包括差分输入低阈值（$V{THL}$）、差分输入高阈值（$V{THH}$）、输入电流（$I{in}$）、输出高电压（$V{OH}$）、输出低电压（$V{OL}$）等。例如，在$V{CM} = +1.2V$ 条件下，$V{THL}$ 最大为 - 100 mV，$V{THH}$ 最大为100 mV；在$V{cc} = 5.5V$，$V = 2.4V$ 时，$I{in}$ 最大为 ± 10 μA 。这些参数确保了接收器在不同工作条件下的稳定性能。

3.2 交流参数

交流参数主要涉及传播延迟、偏斜和三态延迟等。如差分传播延迟高到低（$t{PHLD}$）和低到高（$t{PLHD}$）在特定条件下的范围为1.0 - 8.0 ns，差分偏斜（$t_{skD}$）最大为3.0 ns 。这些参数对于高速数据传输至关重要，直接影响到信号的时序和质量。

3.3 辐射后参数

在辐射环境下，部分参数会发生变化。例如，无负载电源电流（$I_{cc}$）在辐射后，当EN、EN* = Vcc或Gnd，输入开路时，最大值变为20 mA 。了解这些辐射后参数的变化，对于在辐射环境中使用该接收器至关重要。

四、典型应用与注意事项

4.1 点对点应用

LVDS驱动器和接收器主要用于简单的点对点配置，如DS90C032QML与配套的线路驱动器（DS90C031）结合，为高速点对点接口应用提供了一种替代高功率伪ECL设备的新方案。在这种配置中，接收器通过平衡介质（如标准双绞线电缆、平行电缆或PCB走线）连接到驱动器，介质的特性阻抗通常在100Ω左右，应选择100Ω的终端电阻来匹配介质，并尽可能靠近接收器输入引脚放置，以确保信号的准确传输。

4.2 接收器故障保护

• 开路输入引脚：DS90C032是四通道接收器设备，如果应用只需要1、2或3个接收器，未使用的通道输入引脚应保持开路，不要将其接地或连接到其他电压。内部高值上拉和下拉电阻会将输入偏置，使输出处于高电平状态，确保开路输入时输出稳定。
• 端接输入：对于端接输入故障保护，DS90C032需要外部故障保护偏置。当驱动器从总线断开、输出处于三态或电源关闭时，外部偏置电阻可提供小偏置，使差分输入电压在未驱动时保持稳定，从而使接收器输出处于高电平状态。同时，为了确保任何噪声被视为共模而不是差模，建议使用平衡互连和双绞线电缆，以帮助抑制噪声。

4.3 辐射环境考虑

在辐射环境中使用DS90C032QML时，需要考虑总电离剂量（TID）、单粒子闩锁（SEL）、单粒子功能中断（SEFI）和单粒子翻转（SEU）等因素。辐射加固保证（RHA）产品的TID测试和鉴定是在晶圆级按照MIL - STD - 883G进行的，SEL和SEFI测试按照EIA/JEDEC标准进行，并且可根据需要提供SEU测试报告。

五、封装与引脚说明

DS90C032QML提供多种封装选项，如LCCC（NAJ）、CFP（NAD）和CFP（NAC）等，不同封装的引脚数量和功率耗散有所不同。引脚包括非反相接收器输入引脚（$R{I+}$）、反相接收器输入引脚（$R{I-}$）、接收器输出引脚（$R_{O}$）、使能引脚（EN和EN*）、电源引脚（Vcc）和接地引脚（Gnd） 。了解这些封装和引脚信息，有助于工程师进行正确的电路板布局和连接。

六、结语

DS90C032QML作为一款高性能的LVDS四通道CMOS差分线路接收器，凭借其低功耗、高数据速率、良好的兼容性和可靠性等优势，在众多领域都有广泛的应用前景。然而，在实际设计中，我们还需要根据具体的应用需求，综合考虑电气特性、故障保护、辐射环境等因素，以确保系统的稳定运行。你在使用LVDS接收器时遇到过哪些问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。