深度解析DS90CR287/DS90CR288A：高速数据传输的理想选择

在高速数据传输领域，如何高效、稳定地传输数据一直是工程师们面临的重要挑战。德州仪器（TI）的DS90CR287/DS90CR288A芯片组，凭借其出色的性能和特性，成为解决电磁干扰（EMI）和电缆尺寸问题的理想方案。今天，我们就来详细探讨一下这对芯片组。

文件下载：ds90cr287.pdf

芯片概述

DS90CR287是一个发送器，它能够将28位的LVCMOS/LVTTL数据转换为四个LVDS（低电压差分信号）数据流。同时，一个锁相的发送时钟会通过第五个LVDS链路与数据流并行传输。每一个发送时钟周期，28位的输入数据都会被采样并发送出去。 而DS90CR288A作为接收器，它的任务是将四个LVDS数据流转换回28位的LVCMOS/LVTTL数据。在85MHz的发送时钟频率下，每个LVDS数据通道的TTL数据传输速率可达595Mbps，使用85MHz时钟时，数据吞吐量更是高达2.38Gbit/s（297.5Mbytes/sec）。

特性亮点

高性能数据处理

• 宽频率支持：支持20到85MHz的移位时钟，能够适应不同的应用场景。
• 高吞吐量：最高可达2.38Gbps的吞吐量和297.5Mbytes/sec的带宽，满足高速数据传输的需求。

  稳定的时钟输出

• 50%占空比：接收器输出时钟具有50%的占空比，保证了数据传输的稳定性。

  低功耗设计

• 低功耗消耗：在保证高性能的同时，能够有效降低功耗，延长设备的使用寿命。

  良好的兼容性

• 符合标准：与TIA/EIA - 644 LVDS标准兼容，方便与其他设备进行集成。

  其他优势

• 窄总线设计：减少了电缆的尺寸和成本。
• 低EMI：345mV（典型值）的摆幅LVDS器件，有效降低了电磁干扰。
• 无需外部组件：PLL不需要外部组件，简化了设计。

电气特性

绝对最大额定值

在使用芯片时，我们需要关注其绝对最大额定值，以确保设备的安全。DS90CR287/DS90CR288A的绝对最大额定值包括：

• 电源电压（VCC）： - 0.3V到 + 4V
• CMOS/TTL输入电压： - 0.5V到（VCC + 0.3V）
• LVDS接收器输入电压： - 0.3V到（VCC + 0.3V）等。 需要注意的是，“绝对最大额定值”是指超出这些值后，设备的安全性无法得到保证，但并不意味着设备应该在这些极限条件下运行。

推荐工作条件

为了使芯片能够正常工作，我们需要遵循推荐的工作条件。例如，电源电压（VCC）的范围为3.0 - 3.6V，典型值为3.3V；工作自由空气温度（TA）的范围为 - 10 - + 70°C，典型值为 + 25°C等。

电气参数

芯片的电气参数包括LVCMOS/LVTTL直流规格、LVDS驱动器直流规格、LVDS接收器直流规格、发送器电源电流和接收器电源电流等。这些参数对于我们了解芯片的性能和进行电路设计非常重要。例如，LVDS驱动器的差分输出电压（VOD）在RL = 100Ω时，典型值为250 - 290mV，最大值为450mV。

开关特性

发送器开关特性

发送器的开关特性包括LVDS高低电平转换时间、输入时钟转换时间、输出脉冲位置、时钟周期、高低时间、建立和保持时间、时钟延迟、锁相环设置时间和电源关断延迟等。这些特性决定了发送器在数据传输过程中的响应速度和稳定性。例如，LVDS低到高的转换时间（LLHT）典型值为0.75 - 1.5ns。

接收器开关特性

接收器的开关特性与发送器类似，包括CMOS/TTL高低电平转换时间、输入选通位置、时钟周期、高低时间、建立和保持时间、时钟延迟、锁相环设置时间和电源关断延迟等。接收器的输入选通位置对于准确采样数据非常关键，例如在85MHz时钟频率下，接收器输入选通位置（RSPos0）的范围为 - 0.20 - 0.20ns。

应用信息

系统升级注意事项

如果要从5V系统升级到3.3V系统，我们需要注意以下几点：

• 电源更改：将5V电源供应改为3.3V，并将该电源提供给VCC、LVDS VCC和PLL VCC。
• 输入电平：发送器的输入和控制输入为3.3V TTL/CMOS电平，不支持5V。
• 接收器特性：接收器的电源关断功能启用时，会将接收器输出锁定为逻辑低电平。

电缆选择

电缆的选择对于数据传输的性能至关重要。DS90CR287/DS90CR288A芯片组需要支持差分LVDS对的电缆接口，28位芯片组需要五对信号线。理想的电缆/连接器接口应具有恒定的100Ω差分阻抗，并且电缆的偏斜应保持在140ps以下（@ 85MHz时钟速率）。常见的电缆类型包括扁平带状电缆、柔性电缆、双绞线和双同轴电缆等。不同的电缆适用于不同的应用场景，例如扁平带状电缆、柔性电缆和双绞线通常适用于短距离点对点应用，而双同轴电缆则适用于短距离和长距离应用。

接收器故障安全特性

接收器具有输入故障安全偏置电路，能够保证在接收器输入浮动或端接时输出稳定。在这种情况下，接收器输入将处于高电平状态。如果有时钟信号存在，数据输出将全部为高电平；如果时钟输入也浮动/端接，数据输出将保持在最后一个有效状态。

电路板布局

为了充分发挥LVDS的抗噪和降低EMI的优势，我们需要注意电路板的布局。差分线对的线路应始终相邻，以消除其他信号的干扰，并充分利用差分信号的噪声抵消特性。同时，应尽量保持差分对信号迹线的长度相等，减少阻抗不连续性。

其他设计要点

在设计过程中，我们还需要注意以下几点：

• 输入兼容性：TxIN和控制引脚输入与LVTTL和LVCMOS电平兼容，但不支持5V。
• 终端电阻：通常需要在接收器输入的每个差分对上连接一个100Ω的电阻，以匹配电缆的差分模式特性阻抗。
• 去耦电容：建议在每个VCC和接地平面之间使用三个并联的去耦电容，以减少开关噪声的影响。
• 时钟抖动：确保发送器的输入时钟为干净的低噪声信号，以减少时钟抖动对数据采样的影响。
• 电源排序和关断模式：发送器的输出在电源达到2V之前保持三态，时钟和数据输出在VCC达到3V且电源关断引脚高于1.5V后10ms开始切换。

总结

DS90CR287/DS90CR288A芯片组以其高性能、低功耗、良好的兼容性和丰富的特性，为高速数据传输提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和条件，合理选择芯片的工作参数和外围电路，以确保系统的稳定性和可靠性。同时，在设计过程中要充分考虑各种因素，如电缆选择、电路板布局、时钟抖动等，以提高系统的性能。你在使用这类芯片组时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。