探索DS90CP22：800 Mbps 2x2 LVDS 交叉点开关的卓越性能与应用

在高速数据传输的领域中，LVDS（低电压差分信号）技术凭借其低功耗、低噪声和高速率的优势，成为了众多电子工程师的首选。今天，我们就来深入探讨德州仪器（TI）的DS90CP22 800 Mbps 2x2 LVDS交叉点开关，看看它在实际应用中能为我们带来哪些惊喜。

文件下载：ds90cp22.pdf

一、DS90CP22概述

DS90CP22是一款采用LVDS技术的2x2交叉点开关，具备DC - 800 Mbps的低抖动、低偏斜操作能力。它采用单+3.3 V电源供电，典型总功耗小于330 mW，拥有非阻塞的开关架构和平衡的输出阻抗。该器件可配置为2:1多路复用器、1:2解复用器、中继器或1:2信号分离器，还能接受LVPECL信号，适用于多种高速数据传输场景。

二、核心特性解析

（一）高速低抖动性能

在800 Mbps的数据速率下，使用$PRBS = 2^{23}-1$数据模式时，其峰 - 峰值抖动仅为65 ps（典型值），能够有效保证数据传输的准确性和稳定性。这对于对信号质量要求极高的高速通信系统来说，是至关重要的特性。

（二）低功耗设计

单+3.3 V电源供电，典型总功耗小于330 mW，在保证高性能的同时，有效降低了系统的功耗，延长了设备的续航时间，也减少了散热设计的压力。

（三）灵活的配置模式

可根据不同的应用需求，灵活配置为2:1多路复用器、1:2解复用器、中继器或1:2信号分离器。例如，在容错系统中，多路复用器和解复用器功能可用于在主电路和备用电路之间进行切换；而信号分离器功能则适用于将串行总线分配到多个机架式背板上。

（四）快速的开关和传播延迟

典型开关时间为1.2 ns，典型传播延迟为1.3 ns，能够快速响应信号的切换和传输，提高系统的实时性。

三、电气特性与参数

（一）绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值是确保其安全可靠运行的基础。DS90CP22的电源电压范围为 - 0.3V至 + 4V，各输入输出电压也有相应的限制，同时对结温、存储温度、焊接温度等都有明确的规定。在实际设计中，必须严格遵守这些参数，避免器件因过压、过温等情况而损坏。

（二）推荐工作条件

推荐的电源电压为3.0 - 3.6 V（典型值3.3 V），接收器输入电压范围为0 - Vcc，工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C。在这些条件下使用，能够保证器件的性能和稳定性。

（三）电气参数

文档中详细列出了CMOS/TTL、LVDS输出和接收器的各项直流和交流电气参数，如输入输出电压、电流、阈值、抖动、延迟等。这些参数是我们进行电路设计和性能评估的重要依据。例如，LVDS输出的差分输出电压在不同负载和条件下有明确的取值范围，我们可以根据实际应用的负载情况来选择合适的工作条件。

四、引脚说明与功能

DS90CP22共有16个引脚，包括LVDS输入输出引脚、使能引脚、选择引脚、电源引脚和接地引脚等。每个引脚都有其特定的功能，例如使能引脚（EN）为低电平时，可将LVDS输出置于三态并降低电源电流；选择引脚（SEL）用于2:1多路复用器的输入选择。在进行PCB布局和电路连接时，必须准确理解每个引脚的功能，确保连接正确。

五、应用信息与设计要点

（一）工作模式

DS90CP22提供三种工作模式：1:2信号分离器模式、中继器模式和开关模式。在1:2信号分离器模式下，两个输出是同一输入的副本，适用于信号分配和扇出应用；中继器模式可作为2通道LVDS缓冲器，恢复LVDS信号的幅度，实现长距离传输或隔离不同的网段；开关模式则提供交叉点功能，用于容错系统中的主备路径切换。

（二）输入故障保护

该器件的接收器输入没有内部故障保护偏置。对于点对点和单源多点应用，可能不需要故障保护偏置；但如果需要，可以通过外部高值电阻来实现。将IN + 用10kΩ电阻上拉至Vcc，IN - 用10kΩ电阻下拉至Gnd，可提供轻微的正差分偏置，确保链路处于已知的高电平状态。

（三）未使用引脚处理

未使用的LVDS接收器输入应进行处理，以防止高速敏感输入级拾取噪声信号。同样，可将开放的IN + 输入上拉至Vcc，IN - 输入下拉至Gnd。而SEL和EN控制输入引脚有内部下拉器件，未使用的引脚可根据需要进行连接或悬空。

（四）扩展输出端口

若需要扩展输出端口数量，可以使用多个DS90CP22。但在扩展时，需要考虑总传播延迟，以确定最大扩展数量。例如，要实现2 X 4的输出配置，需要三个DS90CP22，最小典型传播延迟为2.6 ns；实现2 X 8的配置则需要七个器件，典型传播延迟为3.9 ns。同时，功耗会随着器件数量的增加而正比例增加。

（五）PCB布局与电源旁路

良好的PCB布局和电源旁路设计对于DS90CP22的性能至关重要。应设计电路板布局和堆叠，为器件提供无噪声的电源，将高频或高电平的输入输出分开，以减少杂散噪声、反馈和干扰。使用薄电介质（4 - 10 mils）的电源/接地夹层可提高电源系统的性能，增加PCB电源系统的固有电容，改善电源滤波效果。外部旁路电容应包括RF陶瓷和钽电解电容，推荐在每个电源引脚和RF旁路电容端子使用两个过孔，以减少互连电感。

六、兼容性与优势

DS90CP22与LVDS和总线LVDS接口设备兼容，并且在标准LVDS驱动器的基础上进行了增强，能够以标准LVDS电平驱动更低阻抗的负载。标准LVDS驱动器在100Ω负载下提供330mV差分输出，而DS90CP22在75Ω负载下可提供365mV差分输出，在100Ω负载下可提供400mV差分输出。这种额外的驱动能力在某些多点应用中非常有用，特别是在背板多点配置中，能够更好地匹配负载阻抗，减少反射。

七、封装与包装信息

DS90CP22提供16引脚的SOIC和TSSOP封装，不同的封装形式适用于不同的应用场景。同时，文档还提供了详细的包装信息，包括可订购的零件编号、状态、材料类型、包装数量、RoHS合规性、引脚镀层、湿度敏感度等级等，方便我们进行采购和使用。

八、总结与思考

DS90CP22作为一款高性能的LVDS交叉点开关，凭借其高速低抖动、低功耗、灵活配置等特性，在高速数据传输领域具有广泛的应用前景。在实际设计中，我们需要充分理解其电气特性、引脚功能和应用要点，合理进行PCB布局和电源旁路设计，以确保器件的性能和稳定性。同时，我们也可以思考如何进一步优化电路设计，充分发挥DS90CP22的优势，满足不同应用场景的需求。例如，在复杂的多点通信系统中，如何更好地利用其扩展输出端口的功能，实现更高效的数据传输和分配。

希望通过本文的介绍，能让大家对DS90CP22有更深入的了解，在实际设计中能够更加得心应手地使用这款优秀的器件。如果你在使用过程中有任何问题或经验，欢迎在评论区分享交流。