SN65LVDSxxx 高速差分线驱动器和接收器详解

SN65LVDSxxx 高速差分线驱动器和接收器详解

在当今高速数据传输的时代，对于可靠、高效的差分线驱动器和接收器的需求愈发迫切。德州仪器（TI）的 SN65LVDSxxx 系列产品，如 SN65LVDS179、SN65LVDS180、SN65LVDS050 和 SN65LVDS051，正是满足这一需求的优秀解决方案。下面，我们就来深入了解一下这些器件。

文件下载：sn65lvds179.pdf

产品概述

SN65LVDSxxx 系列是单通道和双通道的 LVDS 线驱动器和接收器，它们采用低电压差分信号（LVDS）技术，能够实现高达 400 Mbps 的信号速率，完全符合或超过 ANSI TIA/EIA - 644 - 1995 标准的要求。

产品特性分析

1. 高速与兼容性

该系列支持全双工信号速率高达 150 Mbps，部分情况下可达到 400 Mbps。同时，它们采用单一的 3.3 - V 电源供电，LVTTL 输入电平具备 5 - V 容忍度，这使得它能很好地与 3.3 - V TTL 以及 5 - V TTL 逻辑兼容，也允许 3.3 - V CMOS 和 5 - V CMOS 输入，为不同的系统设计提供了更多的可能性。

2. 低功耗与稳定性

在 200 MHz 时，驱动器的功率消耗典型值为 25 mW，接收器为 60 mW，展现出了低功耗的特性。而且驱动器能够维持 1.2 V（±75 mV）的共模输出电压，在 3.0 - V 至 3.6 - V 的电源范围内都能保持输出信号在规定值内，保证了系统的稳定性。

3. 高可靠性

总线引脚的静电放电（ESD）性能超过 12 kV，增强了器件在复杂环境下的可靠性。接收器在 $V{CC} < 1.5 V$ 时仍能保持高输入阻抗，并且具备开路故障安全功能，当输入开路时，接收器会通过 300 - kΩ 电阻将信号线拉至 $V{CC}$，并通过与门检测该情况，强制输出为高电平。

应用领域

SN65LVDSxxx 系列在多个领域都有广泛的应用，如无线基础设施、电信基础设施以及打印机等。这些领域对数据传输的速度和稳定性都有较高的要求，而该系列产品正好能够满足这些需求。

设计要点

1. 电源供应

LVDS 驱动器和接收器设计为单电源供电，供电电压范围在 3.0 V 至 3.6 V 之间。在实际应用中，驱动器和接收器可能位于不同的电路板甚至不同的设备上，此时需要使用单独的电源，并且要确保驱动器和接收器电源之间的接地电位差小于 |±1 V|。同时，要注意在电路板级和局部设备级使用旁路电容，以减少电源噪声对器件的影响。

2. 旁路电容的选择

旁路电容在电源分配电路中起着关键作用。在低频时，好的数字电源能提供低阻抗路径，但在高频时，就需要使用旁路电容来解决阻抗问题。通常，大的旁路电容（10 至 1000 μF）在 kHz 范围内表现良好，但由于其尺寸和引脚长度，在现代数字电路的开关频率下会有较大的电感值。因此，建议使用更小的电容（nF 至 μF 范围）并安装在集成电路旁边。例如，对于 LVDS 芯片，可根据公式 $C{chip}=left(frac{Delta I{Maximum SPoange Supply Current }}{Delta V{Maximum Power Supply Noise }}right) × T{Rise Time }$ 来确定旁路电容的值。

3. 互连介质与布线

物理通信通道可以是满足 LVDS 标准的任何平衡配对金属导体，如双绞线、双轴电缆、扁平带状电缆或 PCB 走线。互连的标称特性阻抗应在 100 Ω 至 120 Ω 之间，变化不超过 10%。在 PCB 设计中，有微带线和带状线两种拓扑结构可供选择。TI 建议在可能的情况下，将 LVDS 信号路由在微带传输线上。同时，要注意控制走线的宽度和间距，确保差分对的均衡，并使用 3 - W 规则来减少串扰。

4. 端接电阻

LVDS 通信通道采用电流源驱动传输线，并通过端接电阻将传输的电流转换为接收器输入的电压。为了确保波的入射切换，端接电阻应与传输线的特性阻抗匹配，误差在 10% 以内。端接电阻应尽可能靠近接收器放置，以减少电阻到接收器的短线长度。

典型应用案例与曲线分析

在实际应用中，作者进行了不同速率下的测试，得到了一些典型的眼图。这些眼图展示了在 150 Mbps 和 400 Mbps 等不同速率下，SN65LVDSxxx 系列产品的性能表现。通过观察眼图，可以评估信号的质量，判断是否存在噪声、串扰等问题。

总结

SN65LVDSxxx 系列高速差分线驱动器和接收器具有高速、低功耗、高可靠性等诸多优点，适用于多种高速数据传输的应用场景。在设计过程中，需要注意电源供应、旁路电容选择、互连介质与布线以及端接电阻等要点，以确保系统的稳定性和性能。希望广大电子工程师在实际应用中能够充分发挥该系列产品的优势，设计出更加优秀的系统。大家在使用过程中有什么问题或者经验，欢迎在评论区分享交流。