深入剖析DS90LV031A：低功耗高速LVDS线驱动器的卓越之选

前言

在当今高速数据传输的时代，电子工程师们不断寻求能够满足低功耗和高数据速率要求的解决方案。DS90LV031A作为一款高性能的LVDS线驱动器，为我们带来了新的可能性。本文将深入剖析DS90LV031A的各项特性、应用和设计要点，希望能为工程师们在实际项目中提供有价值的参考。

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一、产品概述

DS90LV031A是一款专为超低功耗和高数据速率应用而设计的四路CMOS差分线驱动器。它采用低电压差分信号（LVDS）技术，能够支持超过400 Mbps（200 MHz）的数据速率。该器件可接受低电压LVTTL或LVCMOS输入电平，并将其转换为低电压（350 mV）差分输出信号。此外，它还支持TRI - STATE®功能，可使器件进入超低空闲功耗状态（典型值为13 mW）。

二、产品特性

高速性能

DS90LV031A具备出色的高速性能，其切换速率超过400 Mbps（200 MHz），典型差分偏斜仅为0.1 ns，最大差分偏斜为0.4 ns，最大传播延迟为2 ns。这种高速和低偏斜的特性使得它能够满足高速数据传输的需求，确保数据的准确和及时传输。

低功耗设计

该器件采用3.3 - V电源设计，静态功耗低至13 mW，非常适合对功耗要求较高的应用场景。同时，其TRI - STATE功能可以进一步降低功耗，当不需要传输数据时，可将器件置于超低空闲功耗状态。

兼容性良好

DS90LV031A与现有的5 - V LVDS设备具有互操作性，并且符合IEEE 1596.3 SCI LVDS标准和TIA/EIA - 644 LVDS标准。此外，它还具有工业级工作温度范围，适用于各种恶劣的工业环境。

封装形式多样

它提供SOIC和TSSOP两种表面贴装封装形式，方便工程师根据实际需求进行选择。

三、应用领域

DS90LV031A适用于多种应用场景，如建筑和工厂自动化电网基础设施。在这些领域中，高速、低功耗和可靠的数据传输是至关重要的，DS90LV031A正好满足了这些需求。你在实际项目中，有没有遇到过对数据传输速率和功耗要求都很高的应用场景呢？

四、技术原理

工作模式

DS90LV031A是一种平衡电流源设计的差分线驱动器，属于电流模式驱动。与电压模式驱动器不同，电流模式驱动器具有高输出阻抗，能够为一定范围内的负载提供恒定电流。通过将电流在负载中朝一个方向切换产生一种逻辑状态，朝另一个方向切换产生另一种逻辑状态。其典型输出电流为3.5 mA，最小为2.5 mA，最大为4.5 mA。

与电压模式驱动器相比，电流模式驱动器具有诸多优势。例如，其静态电流相对于开关频率较为稳定，而像RS - 422这样的电压模式驱动器，在20 MHz到50 MHz之间，其电流通常会呈指数级增长。这是因为电压模式驱动器内部门电路切换时，会在电源轨之间产生重叠电流，而电流模式驱动器在输出端切换固定电流时，基本不会产生重叠电流。这与一些ECL和PECL设备类似，但又不像它们那样需要大量的静态电流。LVDS所需的电流比类似的PECL设备少80%以上，并且在交流规格方面，该驱动器比现有的RS - 422驱动器有了十倍的改进。

信号传输

DS90LV031A主要用于点对点配置，这种配置为驱动器的快速边沿速率提供了干净的信号环境。接收器通过平衡介质（如标准双绞线电缆、平行对电缆或PCB走线）与驱动器相连，介质的特征差分阻抗通常在100 Ω左右。为了匹配介质，必须选择100 Ω的终端电阻，并将其尽可能靠近接收器输入引脚放置。终端电阻将驱动器提供的电流转换为接收器能够检测到的电压。

五、设计要点

电源设计

尽管DS90LV031A功耗较低，但在较高的开关频率下，会有一个小的动态电流分量，从而增加整体功耗。因此，其电源设计必须包含局部去耦电容，以确保在高数据速率下设备仍能保持最佳性能。你在设计电源时，是否会特别关注去耦电容的选择和布局呢？

布局设计

1. 分层设计：建议使用至少4层PCB，分别用于LVDS信号、接地、电源和TTL信号。将TTL信号与LVDS信号隔离，避免TTL信号耦合到LVDS线路上，最好将它们放置在由电源或接地层隔离的不同层上。
2. 去耦电容：在电源引脚使用旁路电容，推荐使用高频陶瓷电容（如0.1 - µF、0.01 - µF和0.001 - µF）并联，并在印刷电路板上分散布置。使用多个过孔将去耦电容连接到电源平面，并在印刷电路板的电源入口处连接一个10 - µF、35 - V（或更高）的固态钽电容。
3. 差分走线：使用受控阻抗走线，使其与传输介质和终端电阻的差分阻抗相匹配。差分对走线应尽可能靠近，从IC引出后，走线长度应小于10 mm，以减少反射并确保噪声以共模形式耦合。同时，要匹配走线之间的电气长度，减少偏斜，避免90°转弯，可使用圆弧或45°斜角。
4. 终端匹配：选择与传输线差分阻抗最匹配的电阻，阻值应在90 Ω到130 Ω之间。通常在接收器端跨接一个电阻，建议使用表面贴装的1% - 2%电阻，并尽量减小PCB走线、元件引脚以及终端电阻到接收器输入的距离，距离应小于10 mm（最大12 mm）。

六、总结

DS90LV031A是一款性能出色的四通道CMOS差分线驱动器，具有高速、低功耗、兼容性好等优点，适用于多种工业应用场景。在设计过程中，我们需要充分考虑其技术原理和设计要点，合理进行电源设计和布局设计，以确保设备的性能和稳定性。希望本文能为电子工程师在使用DS90LV031A进行设计时提供一些有价值的参考。你在实际设计中，是否遇到过与本文相关的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。