探索DS90CR215/DS90CR216：高速数据传输的理想选择

在电子设计领域，高速、可靠的数据传输一直是工程师们追求的目标。TI的DS90CR215/DS90CR216芯片组，凭借其出色的性能和丰富的特性，成为了众多数据传输应用的理想解决方案。今天，我们就来深入了解一下这对芯片组。

文件下载：ds90cr215.pdf

芯片特性概览

低功耗与高性能并存

DS90CR215/DS90CR216采用单+3.3V电源供电，芯片组（发射器 + 接收器）典型功耗小于250mW，在掉电模式下总功耗更是小于0.5mW。同时，它能够提供高达173MBytes/sec的带宽和1.386Gbps的数据吞吐量，满足了大多数高速数据传输的需求。

低EMI与高兼容性

该芯片组采用290mV摆幅的LVDS器件，有效降低了电磁干扰（EMI）。其+1V共模范围（围绕+1.2V）和上升沿数据选通功能，与TIA/EIA - 644 LVDS标准兼容，并且ESD评级大于7kV，保证了芯片在复杂电磁环境下的稳定性和可靠性。

封装与温度适应性

芯片采用低外形48引脚TSSOP封装，节省了电路板空间。工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C，适用于各种工业和商业环境。

工作原理剖析

数据转换与传输

DS90CR215发射器将21位的CMOS/TTL数据转换为三个LVDS数据流，并通过第四个LVDS链路并行传输一个锁相的发送时钟。每一个发送时钟周期，21位输入数据被采样并传输。DS90CR216接收器则将LVDS数据流转换回21位的CMOS/TTL数据。

电缆优化

通过对数据线的复用，大大减少了所需电缆的数量。传统的长距离并行单端总线通常需要为每个有效信号配备一根地线，而使用DS90CR215/DS90CR216芯片组，仅需9根导体（3对数据线、1对时钟线和至少1根地线），电缆宽度减少了80%，降低了系统成本，减小了连接器的物理尺寸和成本，同时也降低了屏蔽要求。

电气特性详解

绝对最大额定值

芯片的各项电压参数都有明确的范围限制，如电源电压（Vcc）为 - 0.3V至 + 4V，CMOS/TTL输入输出电压、LVDS接收器输入电压和LVDS驱动器输出电压均为 - 0.3V至（Vcc + 0.3V）。此外，芯片的结温最高可达 + 150°C，存储温度范围为 - 65°C至 + 150°C。

推荐工作条件

推荐的电源电压（Vcc）为3.0V至3.6V，典型值为3.3V。工作环境温度范围为 - 40°C至 + 85°C，接收器输入范围为2.4V，电源噪声电压（Vcc）不超过100mVpp。

电气参数

文档中详细列出了CMOS/TTL、LVDS驱动器和LVDS接收器的直流和交流电气参数，包括输入输出电压、电流、传输延迟、脉冲位置等。这些参数为工程师在设计电路时提供了重要的参考依据。

应用设计要点

向后兼容性

DS90CR215和DS90CR216与现有的5V Channel Link发射器/接收器对（DS90CR213，DS90CR214）向后兼容。但在从5V系统升级到3.3V系统时，需要注意电源电压的更改、输入输出电平的兼容性以及接收器掉电特性的差异。

引脚描述

了解芯片的引脚功能是进行电路设计的基础。DS90CR215和DS90CR216的引脚分别对应不同的输入输出信号和电源接地引脚，工程师需要根据实际需求正确连接引脚。

电缆选择

电缆的选择对于数据传输的性能至关重要。芯片组需要支持差分LVDS对的电缆，理想情况下电缆/连接器接口应具有恒定的100Ω差分阻抗。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，不同类型的电缆适用于不同的数据速率和传输距离。

电路板布局

为了充分发挥LVDS的抗噪和降低EMI的优势，电路板布局时应注意差分线的相邻布置、等长布线、减少阻抗不连续性以及合理放置芯片引脚等问题。

终端匹配

使用电流模式驱动器需要在接收器输入两端跨接一个终端电阻，通常为100Ω，以匹配电缆的差分模式特性阻抗。

去耦电容

为了减少开关噪声对性能的影响，建议在每个Vcc和接地平面之间并联三个去耦电容，分别为0.1μF、0.01μF和0.001μF。

时钟抖动

芯片组采用PLL来生成和恢复时钟，时钟抖动会影响LVDS串行数据流的采样窗口。因此，需要确保输入到发射器的时钟信号干净、低噪声，并对每个Vcc进行单独的旁路接地。

共模与差模噪声裕量

LVDS的典型信号摆幅为300mV，中心电压为 + 1.2V，接收器支持100mV的阈值，提供约200mV的差模噪声裕量。同时，LVDS支持从地到 + 2.4V的输入电压范围，能够有效应对地电位差和共模噪声。

电源排序与掉电模式

发射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且掉电引脚高于1.5V后10ms开始切换。任何时候都可以通过使能掉电引脚将芯片置于掉电模式，每个设备的总功耗将降低到5μW（典型值）。

总结

DS90CR215/DS90CR216芯片组以其低功耗、高性能、高兼容性和丰富的特性，为高速数据传输应用提供了一个可靠的解决方案。在实际设计过程中，工程师需要充分了解芯片的电气特性和应用要点，合理选择电缆、优化电路板布局、处理好终端匹配和去耦电容等问题，以确保系统的稳定性和可靠性。

你在使用DS90CR215/DS90CR216芯片组的过程中遇到过哪些问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。