深度剖析DS90C031QML LVDS四通道CMOS差分线驱动器

在电子设计领域，对于高性能、低功耗的差分线驱动器的需求日益增长。DS90C031QML作为一款颇具特色的LVDS四通道CMOS差分线驱动器，值得我们深入探究。本文将围绕其特性、参数、应用等方面展开详细分析。

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一、产品概述

DS90C031QML专为超低功耗和高数据速率应用而设计，它能将TTL/CMOS输入电平转换为350mV的低压差分输出信号。同时，该驱动器支持三态功能，可将输出级禁用，使器件进入低功耗闲置状态，典型功耗仅为11mW。此外，它还具备断电时高阻抗LVDS输出的特性，确保在无电源时对LVDS总线的负载影响最小。

二、产品特性

（一）辐射耐受性

该产品具备100krad(Si)的辐射保证，这使得它在一些对辐射敏感的环境中，如航空航天、军事等领域，能够稳定可靠地工作。你是否在类似高辐射环境的项目中遇到过器件性能受影响的问题呢？

（二）高阻抗LVDS输出

在电源关闭时，LVDS输出呈现高阻抗状态，这一特性有效减少了对LVDS总线的负载影响，为系统设计提供了更大的灵活性。

（三）差分信号特性

支持±350mV的差分信号，具有低功耗、低差分偏移和低传播延迟的特点。低差分偏移能够确保信号的准确性和一致性，而低传播延迟则有助于提高数据传输的速度和效率。

（四）兼容性

与DS26C31引脚兼容，并且符合IEEE 1596.3 SCI LVDS标准和拟议的TIA LVDS标准。这意味着在升级或替换现有系统中的驱动器件时，无需对电路进行大幅改动，降低了设计成本和风险。同时，还具备浮动输入的故障安全逻辑，增强了系统的可靠性。

三、参数详解

（一）绝对最大额定值

在使用该器件时，必须严格遵守绝对最大额定值的限制，以避免对器件造成损坏。例如，电源电压（Vcc）的范围为 -0.3V 至 +6V，输入电压（D）的范围为 -0.3V 至 (Vcc + 0.3V) 等。不同的封装形式在最大封装功耗和热阻等方面也有所差异，如20Pin LCCC封装的最大封装功耗为1900mW，热阻为78°C/W；16Pin CLGA封装的最大封装功耗为1450mW，热阻为145°C/W 。

（二）推荐工作条件

推荐的电源电压（Vcc）范围为 +4.5V 至 +5.5V，典型值为 +5.0V；工作环境温度范围为 -55°C 至 +125°C 。在实际设计中，应尽量使器件工作在推荐的条件下，以保证其性能的稳定性和可靠性。

（三）DC参数

DC参数包括差分输出电压、偏移电压、输出电压高、输出电压低等。以差分输出电压（VoD1）为例，在 RL = 1000Ω 的条件下，其最小值为250mV，最大值为450mV。这些参数的稳定性对于保证信号的质量和系统的正常运行至关重要。

（四）AC参数

AC参数的测试条件为 $R{L}=100 Omega$（输出之间），$C{L}=20 pF$（每个输出到地）。其中，差分传播延迟高到低（tPHLD）和低到高（tPLHD）的范围均为0.5ns至5.0ns，差分偏移（tSkD）最大值为3.0ns。这些参数反映了器件在高速数据传输时的性能表现。

（五）辐射后参数

在经过辐射后，部分参数的限制会发生变化。例如，驱动器启用时的电源电流（lcc）和驱动器禁用时的电源电流（lccz）在辐射后的最大值均变为30mA。在辐射环境下使用该器件时，必须考虑这些参数的变化。

四、典型应用

（一）点到点应用

DS90C031 主要用于简单的点到点配置，这种配置为驱动器的快速边缘速率提供了干净的信号环境。接收器通过平衡介质（如标准双绞线电缆、平行对电缆或 PCB 走线）与驱动器相连，介质的特性阻抗通常在 100Ω 左右。为了匹配介质，应选择 100Ω 的终端电阻，并将其尽可能靠近接收器输入引脚放置。终端电阻将驱动器提供的电流转换为接收器可以检测到的电压。

（二）电流模式驱动

该驱动器采用平衡电流源设计，属于电流模式驱动。与电压模式驱动（如 RS - 422 驱动器）相比，电流模式驱动具有明显的优势。它的静态电流相对于开关频率保持相对稳定，而 RS - 422 电压模式驱动器在 20MHz - 50MHz 之间的大多数情况下，电流会呈指数级增长。这是因为电流模式驱动在输出之间切换固定电流时，不会产生大量的重叠电流。此外，LVDS 所需的电流比类似的 PECL 器件少 80% 以上，并且在交流规格方面比现有的 RS - 422 驱动器有十倍的改进。

（三）TRI - STATE 功能

TRI - STATE 功能允许在不需要传输数据时禁用驱动器输出，从而实现更低的功耗状态。同时，在电源关闭时，LVDS 输出为高阻抗，这使得在某些应用中可以使用多个或冗余驱动器。

五、引脚说明

Pin No.(SOIC)	Name	Description
1,7,9,15	D	驱动器输入引脚，与 TTL/CMOS 兼容
2,6,10,14	Do+	非反相驱动器输出引脚，LVDS 电平
3,5,11,13	Do-	反相驱动器输出引脚，LVDS 电平
4	EN	高电平有效使能引脚，与 EN* 进行或运算
12	EN*	低电平有效使能引脚，与 EN 进行或运算
16	Vcc	电源引脚，+5V ±10%
8	Gnd	接地引脚

在实际设计中，需要根据引脚的功能正确连接电路，以确保器件的正常工作。

六、辐射环境考虑

（一）总电离剂量

辐射硬度保证（RHA）产品的总电离剂量（TID）水平在订购信息表中指定。这些产品的测试和鉴定是在晶圆级进行的，依据 MIL - STD - 883G 测试方法 1019.7 条件 A 和“扩展室温退火测试”。晶圆级 TID 数据会随批次发货提供。

（二）单事件闩锁

一次性单事件闩锁（SEL）测试表明，该器件对 103 MeV - cm² / mg 具有 SEL 免疫力。如有需要，可以索取测试报告。

（三）单事件翻转

如有需要，可以获取单事件翻转（SEU）数据。在辐射环境中使用该器件时，必须充分考虑这些辐射相关的因素，以确保系统的可靠性。

七、总结

DS90C031QML 是一款性能出色的 LVDS 四通道 CMOS 差分线驱动器，具有辐射耐受性好、低功耗、高兼容性等优点。在设计过程中，电子工程师需要根据具体的应用需求，合理选择器件的参数和工作条件，同时充分考虑辐射环境等因素对器件性能的影响。希望本文能够为大家在使用 DS90C031QML 进行设计时提供一些有价值的参考。你在使用类似器件时，有没有遇到过一些独特的设计挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。