高速信号处理的得力助手：SNx5LVDx3xx系列LVDS接收器深度解析

在当今对数据传输速度和稳定性要求越来越高的电子领域，LVDS（Low Voltage Differential Signaling）技术凭借其高速、低功耗、低噪声等优势，成为众多工程师在设计中优先考虑的信号传输方式。本文将深入探讨德州仪器（TI）的SNx5LVDx3xx系列LVDS接收器，为大家详细解析其特点、应用场景及设计要点。

文件下载：sn65lvdt386.pdf

1. 产品概述

SNx5LVDx3xx系列包括SN65LVDS386、SN65LVDS388A、SN65LVDS390等型号，这些接收器具备4、8或16条线路，能够满足不同应用场景下对信号通道数量的需求。它们符合ANSI TIA/EIA - 644标准，在性能上表现卓越。

核心特性

• 高速传输能力：设计支持高达250 Mbps的信号速率，能够满足大多数高速数据传输的需求。例如，在一些需要快速数据交换的通信系统中，能够保证数据的实时性和准确性。
• 集成化设计：LVDT系列产品集成了110 - Ω线路终端电阻，这一设计不仅简化了电路板设计，减少了外部元件的使用，还提高了信号的完整性。
• 高ESD保护：SN65版本的总线终端ESD超过15 kV，能够有效抵抗静电干扰，提高了产品在复杂环境下的可靠性。
• 低功耗运行：采用单一3.3 - V电源供电，降低了功耗，符合现代电子设备对节能的要求。
• 快速响应时间：典型传播延迟时间仅为2.6 ns，输出偏斜为100 ps（典型值），器件间偏斜小于1 ns，确保了信号的精确传输。
• 宽输入范围：LVTTL电平具有5 - V容差，并且输入共模电压范围允许两个LVDS节点之间存在1 V的地电位差，增强了产品的适用性。
• 故障安全机制：具备开路故障安全功能，当输入信号开路时，能够将输出强制置为高电平，确保系统的稳定性。

应用场景

该系列产品广泛应用于无线基础设施、电信基础设施、打印机等领域。在这些应用中，高速、稳定的数据传输是关键，而SNx5LVDx3xx系列正好能够满足这些需求。

2. 详细技术规格

绝对最大额定值

在设计过程中，必须了解产品的绝对最大额定值，以确保产品在安全的工作范围内运行。该系列产品的电源电压范围为 - 0.5 V至4 V，输入电压范围因引脚不同而有所差异，输出电流范围为 - 12 mA至12 mA等。超出这些范围可能会导致产品永久性损坏。

ESD评级

不同型号的产品具有不同的ESD评级，如SN65'（A、B和GND）的ESD评级为Class 3，A类为15000 V，B类为400 V；SN75'（A、B和GND）的ESD评级为Class 2，A类为4000 V，B类为400 V。在实际应用中，需要根据具体的工作环境和要求，选择合适的型号。

推荐工作条件

推荐工作条件包括电源电压、输入电压、输出电流、差分输入电压幅值、共模输入电压等参数。例如，电源电压推荐范围为3 V至3.6 V，这能够保证产品在最佳性能下运行。

热信息

了解产品的热信息对于确保产品的可靠性至关重要。该系列产品提供了结到环境热阻、结到外壳热阻、结到电路板热阻等热参数，以及不同温度下的功率额定值。在设计散热方案时，需要根据这些参数进行合理规划。

电气特性

电气特性包括正反向差分输入电压阈值、高低电平输出电压、电源电流、输入电流、差分输入电流等参数。这些参数反映了产品的电气性能，在设计电路时需要根据具体的应用需求进行匹配。

开关特性

开关特性描述了产品在信号转换过程中的性能，如传播延迟时间、输出信号上升和下降时间、脉冲偏斜、输出偏斜、器件间偏斜等。这些参数对于确保信号的时序准确性至关重要。

3. 引脚配置与功能

不同型号的产品具有不同的引脚配置和功能。例如，SNx5LVDx390的引脚包括电源引脚（VCC）、地引脚（GND）、差分输入引脚（如1A、1B等）和LVTTL输出引脚（如1Y、2Y等），以及使能引脚（EN1, 2、EN3, 4）。了解这些引脚的功能和使用方法，对于正确设计电路至关重要。

4. 应用与实现

应用信息

SNx5LVDx3xx系列通常作为高速、点对点数据传输系统的构建模块，适用于接地差异小于1 V的应用场景。LVDS驱动器和接收器提供了高速信号传输能力，同时避免了ECL类设备的高功耗和双电源要求。

典型应用

点对点通信

点对点通信是LVDS缓冲器最基本的应用场景，具有单个发射器和单个接收器。在设计点对点通信系统时，需要考虑驱动电源电压、驱动输入电压、驱动信号速率、互连特性阻抗、终端电阻等参数。例如，互连特性阻抗应在100 Ω至120 Ω之间，终端电阻应与传输线的特性阻抗匹配，以确保信号的有效传输。

多点通信

多点通信拓扑结构中，一个驱动器和多个接收器共享一条总线。在设计多点通信系统时，需要特别注意互连介质的选择和布局，以减少信号反射和干扰。例如，要尽量减少分支线的长度，避免阻抗不匹配等问题。

5. 电源供应建议

该系列产品的LVDS驱动器和接收器设计为使用单电源供电，电源电压范围为2.4 V至3.6 V。在实际应用中，驱动器和接收器可能位于不同的电路板或设备上，因此需要使用独立的电源。同时，为了减少电源噪声，应在电路板和设备级使用旁路电容。

6. 布局设计

布局指南

微带线与带状线拓扑结构

在印刷电路板设计中，微带线和带状线是常见的传输线选项。微带线是PCB外层的走线，而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传输LVDS信号，因为它可以根据整体噪声预算和反射容限来指定必要的阻抗公差。

电介质类型和电路板结构

信号在电路板上的传输速度决定了电介质的选择。对于LVDS信号，FR - 4或等效材料通常可以提供足够的性能。当TTL/CMOS信号的上升和下降时间小于500 ps时，建议使用介电常数接近3.4的材料，如Rogers™4350或Nelco N4000 - 13。

推荐的堆叠布局

为了减少TTL/CMOS和LVDS信号之间的串扰，建议采用至少两层独立信号层的堆叠布局，如四层或六层电路板。通过合理安排电源层和接地层，可以提高信号的完整性。

走线间距

走线间距的选择需要考虑多个因素，如允许的耦合量、信号平衡等。对于LVDS差分对，应保持紧密耦合以利用电磁场抵消效应，同时确保差分对的电气长度相同，以减少偏斜和信号反射问题。

布局示例

为了减少串扰，单端走线和差分对之间的间距应至少为单个走线宽度的两到三倍。对于长平行走线，应增加信号路径之间的间距。此外，交错走线布局可以在有限空间的电路板上减少串扰。

7. 设备与文档支持

TI为该系列产品提供了丰富的设备和文档支持，包括第三方产品免责声明、其他LVDS产品信息、IBIS建模、相关应用指南和技术文档链接等。工程师可以通过TI的官方网站获取更多相关信息，以帮助进行产品选型和设计。

总结

SNx5LVDx3xx系列LVDS接收器凭借其高速、低功耗、高可靠性等优点，为电子工程师在高速数据传输设计中提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体的应用场景和需求，合理选择产品型号、进行电路设计和布局，以确保系统的性能和稳定性。同时，充分利用TI提供的设备和文档支持，能够提高设计效率和质量。希望本文能够对广大电子工程师在使用该系列产品时有所帮助。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区留言讨论。