深入解析DS90C032 LVDS Quad CMOS差分线路接收器

作为一名电子工程师，在设计高速、低功耗的数据传输系统时，选择合适的线路接收器至关重要。今天，我们就来详细探讨一下德州仪器（TI）的DS90C032 LVDS Quad CMOS差分线路接收器，看看它在实际应用中能为我们带来哪些优势。

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一、产品概述

DS90C032是一款专为需要超低功耗和高数据速率的应用而设计的四路CMOS差分线路接收器。它支持超过155.5 Mbps（77.7 MHz）的数据速率，并采用了低压差分信号（LVDS）技术。该接收器能够接受低电压（350 mV）的差分输入信号，并将其转换为CMOS（TTL兼容）输出电平。此外，它还支持三态功能，可用于多路复用输出。

二、产品特性

2.1 高速与低功耗

• 高开关速率：支持超过155.5 Mbps（77.7 MHz）的开关速率，能够满足高速数据传输的需求。
• 小信号接受能力：可以接受小摆幅（350 mV）的差分信号电平，这使得它在低电压环境下也能稳定工作。
• 超低功耗：具有超低的功耗特性，有助于降低系统的整体功耗，延长电池续航时间。

2.2 高性能指标

• 低差分 skew：最大差分 skew 仅为 600 ps（5V，25°C），确保信号的同步性和准确性。
• 短传播延迟：最大传播延迟为 6.0 ns，能够快速响应输入信号的变化。

2.3 宽温度范围

支持工业和军事级的工作温度范围，适用于各种恶劣的工作环境。

2.4 多种封装形式

提供表面贴装封装（SOIC）和（LCCC）两种选择，方便不同的 PCB 布局和安装需求。

2.5 引脚兼容性

与 DS26C32A、MB570（PECL）和 41LF（PECL）引脚兼容，便于在现有设计中进行替换和升级。

2.6 故障保护功能

• 输入故障安全：支持 OPEN 输入故障安全，并且通过添加外部故障安全偏置，还能支持短路和终端输入故障安全。在故障情况下，接收器输出将保持高电平，确保系统的稳定性。
• 标准兼容性：兼容 IEEE 1596.3 SCI LVDS 标准和 ANSI/TIA/EIA - 644 LVDS 标准，保证了与其他设备的互操作性。

三、电气和开关特性

3.1 电气特性

DS90C032 在不同的电压和温度条件下，具有一系列明确的电气参数。例如，在 Vcc = 5.5V 时，输入电流在不同输入电压下有相应的范围；输出高电压和低电压也有特定的取值，以确保与其他电路的兼容性。这些参数对于我们设计电路时选择合适的电源和负载非常重要。

3.2 开关特性

开关特性是衡量接收器性能的关键指标之一。在不同的电源电压和温度条件下，DS90C032 的传播延迟、差分 skew、通道间 skew 等参数都有详细的规定。例如，在 VCC = +5.0 V ± 10%，TA = -40°C 到 +85°C 的条件下，差分传播延迟高到低（tPHLD）的典型值为 3.40 ns，最大值为 6.0 ns。这些参数直接影响到信号的传输速度和准确性，我们在设计高速电路时需要特别关注。

四、典型应用

4.1 点对点应用

LVDS 驱动器和接收器主要用于简单的点对点配置，如上图 6 所示。在这种配置中，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）连接到驱动器。通常，介质的特性阻抗为 100Ω，需要选择一个 100Ω 的终端电阻来匹配介质，并尽可能靠近接收器输入引脚放置。终端电阻将驱动器源的电流转换为接收器检测到的电压。

4.2 多接收器配置

虽然也可以采用多接收器配置，但需要考虑中间连接器、电缆分支、其他阻抗不连续性、接地偏移、噪声容限限制和总终端负载等因素的影响。

4.3 信号检测能力

DS90C032 差分线路接收器能够在以 +1.2V 为中心的 ±1V 共模范围内检测低至 100 mV 的信号。这与驱动器的偏移电压（通常为 +1.2V）有关，驱动信号围绕该电压中心，并可能在该中心点周围偏移 ±1V。这种偏移可能是由于驱动器和接收器的接地参考之间的电位差、耦合噪声的共模效应或两者的组合引起的。

五、接收器故障保护

5.1 高增益特性与噪声处理

LVDS 接收器是一种高增益、高速的设备，能够将小差分信号（20mV）放大到 CMOS 逻辑电平。由于接收器的高增益和严格的阈值，需要注意防止噪声被误判为有效信号。

5.2 不同输入情况的故障保护

• 开放输入引脚：如果应用只需要 1、2 或 3 个接收器，未使用的通道输入应保持开放，不要将其接地或连接到其他电压。内部高值上拉和下拉电阻会将输入偏置，使输出处于高电平状态。
• 终端输入：对于终端输入故障安全，DS90C032 需要外部故障安全偏置。当驱动器从总线断开、输出处于三态或断电时，使用外部偏置电阻可以在线路未驱动时设置差分输入电压，使接收器输出保持高电平。为了确保噪声被视为共模而非差分信号，建议使用平衡互连和双绞线电缆。
• 短路输入：如果接收器输入短路，差分输入电压为 0V，接收器输出将保持高电平。但短路输入故障保护仅在输入短路且无外部共模电压施加时有效。
• 高噪声环境：在差分噪声大于 10mV 的环境中，TI 建议在 LVDS 接收器上使用外部故障安全偏置，以提高系统的稳定性和信号质量。

六、引脚描述

DS90C032 的引脚功能明确，每个引脚都有其特定的作用。例如，RIN 和 RIN - 是接收器的非反相和反相输入引脚，RoUT 是接收器输出引脚，EN 和 EN* 是使能引脚，Vcc 是电源引脚，GND 是接地引脚。了解这些引脚的功能对于正确连接和使用该接收器至关重要。

七、总结

DS90C032 LVDS Quad CMOS 差分线路接收器以其高速、低功耗、高性能和丰富的故障保护功能，成为了高速数据传输系统中的理想选择。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择电源、负载和终端电阻，同时注意布线和接地，以充分发挥该接收器的优势。希望通过本文的介绍，能帮助大家更好地了解和应用 DS90C032，在电子设计中取得更好的效果。

大家在使用 DS90C032 过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。