深度剖析DS90LV027A：高性能LVDS双路高速差分驱动器

在电子设计领域，高速数据传输和低功耗一直是追求的目标。DS90LV027A作为一款双路LVDS驱动器，在这两方面表现出色。今天我们就来深入了解一下这款器件。

文件下载：ds90lv027a.pdf

一、器件概述

DS90LV027A是一款为高数据速率和低功耗应用而优化的双路LVDS驱动器。它采用了低电压差分信号（LVDS）技术，能够支持超过600 Mbps（300 MHz）的数据速率。作为电流模式驱动器，即使在高频下也能保持较低的功耗，同时还能将短路故障电流降至最低。该器件采用8引脚SOIC封装，具有直通式设计，简化了PCB布局。

二、关键特性

高速与低功耗

• 高数据速率：支持超过600 Mbps（300 MHz）的开关速率，满足高速数据传输需求。
• 低功耗：静态功耗仅为46 mW（3.3 V电源），在高频下也能保持较低的功耗。

信号质量

• 低差分偏斜：典型差分偏斜为0.3 ns，最大差分偏斜为0.7 ns，确保信号的准确性。
• 低传播延迟：最大传播延迟为1.5 ns，减少信号传输延迟。

兼容性与可靠性

• 与现有5 - V LVDS设备互操作：方便与其他设备集成。
• 电源关闭保护：输出处于高阻抗状态，保护设备安全。
• 符合TIA/EIA - 644标准：保证信号的兼容性和稳定性。

三、规格参数

绝对最大额定值

参数	最小值	最大值	单位
电源电压（Vcc）	-0.3	4	V
输入电压（DI）	-0.3	3.6	V
输出电压（DO+）	-0.3	3.9	V
25°C时最大封装功耗（D封装）	1190	mW
D封装降额	9.5 mW/°C（高于25°C）
焊接时引脚温度范围（4 s）	260	°C
存储温度（Tstg）	-65	150	°C

电气特性

以输出差分电压（VOD）为例，在RL = 100 Ω的负载下，典型值为360 mV，最小值为250 mV，最大值为450 mV。其他电气参数如输出高电压（VOH）、输出低电压（VOL）等也都有明确的范围，确保器件在不同工作条件下的性能稳定。

开关特性

差分传播延迟高到低（tPHLD）典型值为0.8 ns，最小值为0.3 ns，最大值为1.5 ns。这些参数保证了信号在传输过程中的快速响应和准确性。

四、功能描述

功能框图

DS90LV027A的功能框图展示了其内部结构和信号流程。通过功能框图，我们可以清晰地看到输入信号如何经过处理后输出差分信号。

特性描述 - LVDS故障安全

LVDS接收器是高增益、高速设备，为了防止噪声被误判为有效信号，其内部设计了故障安全电路。

• 开放输入引脚：对于未使用的通道输入，应保持开放，通过内部高值上拉和下拉电阻将输出设置为高电平，确保输出稳定。
• 终端输入：当驱动器断开或处于三态、电源关闭状态时，即使有终端电阻，接收器输出仍为高电平。为了避免电缆拾取的噪声被误判为有效信号，应使用平衡互连，如双绞线电缆。
• 短路输入：当接收器输入短路时，输出保持高电平。但短路故障安全仅在输入短路且无外部共模电压时有效。

五、应用与实现

应用信息

DS90LV027A的直通式引脚布局便于PCB布局。LVDS信号在器件一侧，方便匹配驱动器和接收器之间差分对走线的电气长度，同时使走线靠近以将噪声耦合为共模。通过将LVDS信号和TTL信号分别置于器件两侧，实现了噪声隔离。

典型应用

设计要求

在使用LVDS设备时，要确保传输介质的所有组件（如PCB走线、电缆组件和连接器）具有约100 Ω的匹配差分阻抗，避免引入主要的阻抗不连续性。平衡电缆（如双绞线）在降噪和信号质量方面通常优于非平衡电缆（如带状电缆）。

详细设计步骤

• 探测LVDS传输线：使用高阻抗（>100 kΩ）、低电容（<2 pF）的示波器探头和宽带宽（1 GHz）的示波器进行探测，避免不当探测导致结果不准确。
• 测试设置：将伪随机位序列（PRBS）的2⁹ - 1位编程到函数发生器中，通过50 - Ω电缆和SMB连接器连接到驱动器输入。使用示波器在接收器输入处差分测量眼图，在电缆远端使用100 - Ω电阻进行终端匹配。通过增加输入信号频率，直到测量的抖动（ttcs）相对于单位间隔（ttui）达到20%，以此进行抖动分析。

六、电源供应建议

虽然DS90LV027A在静止状态下功耗很低，但在较高开关频率下会有动态电流分量，增加整体功耗。因此，在设计电源连接时，要考虑到这部分额外的电流消耗，以满足最大功率需求。

七、布局建议

布局指南

• 多层PCB设计：至少使用4层PCB，分别用于LVDS信号、接地、电源和TTL信号。
• 信号隔离：将TTL信号和LVDS信号隔离，避免TTL信号耦合到LVDS线上。最好将它们放置在不同的层，并通过电源或接地平面进行隔离。
• 靠近连接器：将驱动器和接收器尽可能靠近LVDS端口侧的连接器，减少信号传输距离。

布局示例

提供了简化的DS90LV027A和DS90LV028A布局示例，帮助工程师更好地理解布局原则。

八、总结

DS90LV027A凭借其高速、低功耗、良好的信号质量和兼容性等优点，在高速数据传输应用中具有很大的优势。在设计过程中，工程师需要根据其特性和规格参数，合理进行PCB布局和电源设计，以充分发挥其性能。同时，要注意遵循相关的应用指南和测试方法，确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。