深入解析SN65LVDSxxx高速差分线驱动器与接收器

在高速数据传输领域，差分线驱动器和接收器起着至关重要的作用。今天，我们就来详细探讨一下德州仪器（TI）的SN65LVDS179、SN65LVDS180、SN65LVDS050和SN65LVDS051这几款高速差分线驱动器与接收器。

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产品概述

SN65LVDSxxx系列设备采用低电压差分信号（LVDS）技术，能够实现高达400 Mbps的信号传输速率，完全满足或超越了ANSI TIA/EIA - 644 - 1995标准的要求。这些设备可在单3.3 - V电源下工作，具有低功耗、高抗干扰能力等优点，适用于无线基础设施、电信基础设施、打印机等多种应用场景。

产品特性

电气性能优越

• 信号速率高：全双工信号速率最高可达150 Mbps，部分模式下可支持400 Mbps的速率，能满足大多数高速数据传输的需求。
• 低电压差分信号：典型输出电压为350 mV，搭配100 - Ω负载，有效降低了辐射能量，减少了电磁干扰。
• ESD防护强：总线引脚的静电放电（ESD）能力超过12 kV，提高了设备的可靠性和稳定性。
• 低功耗：在200 MHz的工作频率下，驱动器典型功耗为25 mW，接收器典型功耗为60 mW，节能效果显著。

输入输出特性良好

• LVTTL输入兼容：LVTTL输入电平具有5 - V容差，可与3.3 - V和5 - V的TTL逻辑标准兼容，增强了设备的通用性。
• 高输入阻抗：接收器在 $V_{CC}<1.5 V$ 时仍能保持高输入阻抗，确保信号的准确接收。
• 开路故障保护：接收器具备开路故障保护功能，当输入信号开路时，能自动将输出置为高电平，避免系统出现误判。

开关特性出色

• 低延迟：驱动器的传播延迟时间典型值为1.7 ns，接收器为3.7 ns，保证了信号的快速传输。
• 窄脉冲和通道间偏差小：脉冲偏差（$tsk(p)$）和通道间输出偏差（$t_{sk(o)}$）分别小于300 ps和150 ps，有效减少了信号失真。

应用与实现

典型应用场景

SN65LVDSxxx系列设备主要用于高速点对点数据传输，尤其适用于地面电位差小于1 V的场景。在这些应用中，LVDS驱动器和接收器能够提供高速信号传输，同时避免了ECL类设备的高功耗和双电源要求。

设计要点

电源供应

设备可在3.0 V至3.6 V的单电源下工作，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中，因此需要分别提供电源，且两者之间的接地电位差应小于±1 V。为了保证电源的稳定性，建议在电路板和设备局部使用旁路电容。

旁路电容选择

旁路电容在电源分配电路中起着关键作用。在高速环境中，应选择多层陶瓷芯片或表面贴装电容（如0603或0805尺寸），以减小引线电感。其值可根据公式 $C{chip}=left(frac{Delta I{Maximum SPoange Supply Current }}{Delta V{Maximum Power Supply Noise }}right) × T{Rise Time }$ 计算。

互连介质

驱动器和接收器之间的物理通信通道可以是任何符合LVDS标准的平衡配对金属导体，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，偏差不超过10%。

PCB布局

• 传输线结构：常用的PCB传输线结构有微带线和带状线。微带线适用于外层走线，带状线则适用于内层走线，能有效减少电磁干扰。
• 层叠设计：为了减少TTL/CMOS信号与LVDS信号之间的串扰，建议采用至少两层独立的信号层。常见的四层或六层电路板布局能够提高信号的完整性。
• 走线间距：差分对的走线应紧密耦合，以实现100 - Ω的差分阻抗，并确保走线长度一致，减少信号偏差和反射。对于相邻的单端走线，应遵循3 - W规则，增加走线间距以减少串扰。

封装与订购信息

SN65LVDSxxx系列设备提供多种封装选项，如SOIC、VSSOP、TSSOP等，用户可以根据实际需求进行选择。同时，文档中还提供了详细的订购信息，包括可订购的部件编号、状态、材料类型、封装数量、RoHS合规性等，方便用户进行采购。

总结

SN65LVDSxxx系列高速差分线驱动器和接收器以其出色的电气性能、良好的输入输出特性和开关特性，为高速数据传输提供了可靠的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体的设计要求，合理选择电源供应、旁路电容、互连介质和PCB布局，以确保设备的性能和稳定性。希望本文能够对广大电子工程师在使用SN65LVDSxxx系列设备时有所帮助。你在使用这些设备的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区留言分享。