电子工程师必看：SN65LVDS10x系列解析与设计指南

在电子设计领域，数据传输的高效性、稳定性和低功耗一直是我们追求的目标。TI的SN65LVDS10x系列LVDS和TTL - to - LVDS中继器，为我们在这方面提供了出色的解决方案。今天，我就来详细解析一下这个系列的产品，以及在设计中需要注意的要点。

文件下载：sn65lvds104.pdf

一、SN65LVDS10x系列概述

SN65LVDS10x系列包含SN65LVDS104和SN65LVDS105两款产品。SN65LVDS104是4端口LVDS中继器，接收差分LVDS输入信号；SN65LVDS105则是4端口TTL - to - LVDS中继器，接收LVTTL输入信号。它们都连接到四个差分信号（LVDS）线路驱动器，采用单3.3V电源供电。

LVDS（低电压差分信号）技术具有低功耗、低噪声耦合和高速开关的特点，能够在相对长的距离上传输数据。这使得SN65LVDS10x系列非常适合用于点对点基带数据传输，传输介质可以是印刷电路板走线、背板或电缆。

二、产品特性亮点

2.1 标准兼容性

接收器和驱动器满足或超过ANSI EIA/TIA - 644标准，确保了与其他符合该标准的设备的兼容性，为我们的设计提供了更广泛的选择空间。

2.2 高速性能

SN65LVDS104典型数据信号速率可达400 Mbps，时钟频率可达400 MHz。SN65LVDS105同样具备出色的高速性能，能够满足大多数高速数据传输的需求。

2.3 低功耗设计

采用LVDS技术，本身功耗较低。例如，SN65LVDS104在使能且负载为100Ω时，典型电源电流为23 mA；禁用时仅为3 - 8 mA。

2.4 高抗干扰能力

LVDS的差分信号传输方式，具有良好的抗干扰能力。同时，器件的总线引脚ESD保护超过16 kV，能够有效防止静电放电对器件造成损坏。

2.5 宽温度范围

该系列产品的工作温度范围为 - 40°C至85°C，适用于各种不同的工作环境。

三、技术参数详解

3.1 绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于确保器件的安全运行至关重要。例如，电源电压Vcc的范围为 - 0.5V至4V，超出这个范围可能会对器件造成永久性损坏。

3.2 ESD额定值

该系列产品在JEDEC标准下，人体模型（HBM）的ESD额定值为±12000V，带电设备模型（CDM）为 + 1500V；在MIL - STD标准下，部分引脚的ESD额定值可达16000V。这表明器件具有较强的静电防护能力。

3.3 推荐工作条件

推荐的电源电压Vcc为3V至3.6V，在这个范围内，器件能够稳定工作。同时，输入电压也有相应的要求，如高电平输入电压VIH为2V，低电平输入电压VL为0.8V。

3.4 电气和开关特性

不同的参数，如输入电压阈值、输出电压幅度、传播延迟时间等，都会影响器件的性能。例如，SN65LVDS104的正向差分输入电压阈值VIT + 最大为100 mV，传播延迟时间典型值为3.1 ns。这些参数在设计时需要根据具体的应用场景进行考虑。

四、应用场景与设计要点

4.1 点对点通信

这是LVDS缓冲器最基本的应用场景。在点对点通信中，一个发送器（驱动器）和一个接收器通过平衡的互连介质（如100Ω的双绞线）进行数据传输。设计时，需要注意旁路电容的选择和布局，以减少电源噪声。同时，互连介质的特性阻抗要与终端电阻匹配，一般为100Ω，以确保信号的完整性。

4.2 多点通信

在多点通信系统中，一个驱动器和多个接收器共享总线。与点对点通信不同，多点通信的总线架构需要更仔细的设计。例如，要考虑接收器节点的分布、总线的负载特性以及反射问题。为了减少反射，可以根据负载情况调整终端电阻的阻值。

五、电源与布局建议

5.1 电源供应

为了降低电源噪声，建议在SN65LVDS10x的电源引脚附近提供良好的去耦。可以在每个电源引脚放置一个0.01μF的陶瓷电容，每个电源节点放置两个0.1μF的陶瓷电容，并尽量减小器件与电容之间的距离，以降低环路电感。

5.2 布局设计

• 传输线拓扑：印刷电路板通常有微带线和带状线两种传输线拓扑。微带线是PCB外层的走线，带状线是两层接地平面之间的走线。TI推荐在可能的情况下，使用微带线来路由LVDS信号。
• 介质选择：对于LVDS信号，FR - 4或等效的介质通常可以提供足够的性能。如果信号的上升或下降时间小于500 ps，则建议使用介电常数接近3.4的材料，如Rogers™4350或Nelco N4000 - 13。
• 堆叠布局：为了减少TTL/CMOS与LVDS之间的串扰，建议至少使用两个独立的信号层。例如，将LVDS信号路由在第一层，TTL/CMOS信号路由在第四层，中间夹着接地层和电源层。
• 走线间距：差分对的走线要保持100Ω的差分阻抗，并且长度要相等，以减少信号的偏斜和反射。对于相邻的单端走线或差分对，要遵循3 - W规则，即走线间距要大于两倍的走线宽度。

六、总结与思考

SN65LVDS10x系列产品以其出色的性能和丰富的特性，为我们在高速数据传输领域提供了一个可靠的解决方案。在设计过程中，我们需要充分了解器件的各项参数和特性，根据具体的应用场景进行合理的设计和布局。

在实际应用中，我们也会遇到各种各样的问题，比如如何更好地解决信号反射问题、如何进一步降低功耗等。这就需要我们不断地学习和实践，结合实际情况进行优化和改进。希望通过这篇文章，能为大家在使用SN65LVDS10x系列产品时提供一些帮助和启发。如果你在设计过程中有任何问题或经验，欢迎在评论区留言分享。