深入剖析DS90C031 LVDS四通道CMOS差分线路驱动器

在高速数据传输的电子设计领域，低功耗、高数据速率的需求日益增长。DS90C031 LVDS四通道CMOS差分线路驱动器作为一款关键器件，为满足这些需求提供了有效的解决方案。本文将对DS90C031进行全面剖析，探讨其特性、参数、应用等方面的内容。

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一、产品概述

DS90C031是一款专为超低功耗和高数据速率应用而设计的四通道CMOS差分线路驱动器。它采用了低压差分信号（LVDS）技术，能够支持超过155.5 Mbps（77.7 MHz）的数据速率。该驱动器可接受TTL/CMOS输入电平，并将其转换为低电压（350 mV）的差分输出信号。此外，它还支持TRI - STATE®功能，可用于禁用输出级，降低负载电流，使器件进入典型值为11 mW的超低空闲功耗状态。DS90C031与配套的线路接收器（DS90C032）为高速点对点接口应用提供了一种替代高功率伪ECL器件的新选择。

二、产品特性

高速性能

DS90C031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。这使得它在需要快速数据交换的应用中表现出色，如高速通信系统、数据采集设备等。

差分信号

采用±350 mV的差分信号，这种信号传输方式具有较强的抗干扰能力，能够有效减少噪声对信号的影响，提高信号传输的可靠性和稳定性。

低功耗设计

具有超低的功耗特性，在工作过程中能够有效降低能源消耗。例如，在TRI - STATE模式下，器件可进入超低空闲功耗状态，典型功耗仅为11 mW，这对于需要长时间运行且对功耗敏感的应用非常重要。

低延迟和低偏斜

最大差分偏斜为400 ps（5V，25˚C），最大传播延迟为3.5 ns，能够保证信号的准确传输，减少信号失真和延迟，提高系统的整体性能。

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，增加了产品的适用性和可靠性。

封装与兼容性

提供表面贴装封装（SOIC和LCC），方便在电路板上进行安装和布局。同时，引脚与DS26C31、MB571（PECL）和41LG（PECL）兼容，便于进行替换和升级。此外，该产品还符合IEEE 1596.3 SCI LVDS标准和ANSI/TIA/EIA - 644 LVDS标准，具有良好的通用性和互操作性。

三、电气特性与参数

绝对最大额定值

包括电源电压（Vcc）范围为 - 0.3V至 + 6V，输入电压（Din）、使能输入电压（EN，EN'）和输出电压（DouT，DouT_）范围为 - 0.3V至（Vcc + 0.3V）等。这些参数规定了器件能够承受的最大电压和电流，在使用过程中必须严格遵守，以确保器件的安全和可靠性。

推荐工作条件

推荐的电源电压（Vc）最大为 + 5.5V，不同型号的DS90C031（如DS90C031T和DS90C031E）具有不同的工作温度范围，分别为 - 40 + 25 + 85℃和 + 125℃。在实际应用中，应根据具体的工作环境选择合适的型号，并确保工作条件在推荐范围内。

电气参数

涵盖了差分输出电压（VoD1）、偏移电压（Vos）、输入电压高（VIH）和低（VIL）、输入电流、输出短路电流（los）等多个参数。这些参数描述了器件在不同工作条件下的电气性能，对于电路设计和性能评估非常重要。例如，差分输出电压的典型值为345 mV，能够为接收器提供稳定的信号输入。

四、开关特性

DS90C031的开关特性在不同的电源电压和温度条件下有所不同。在VCC = + 5.0V，TA = + 25˚C的条件下，差分传播延迟高到低（tPHLD）和低到高（tPLHD）的典型值分别为2.0 ns和2.1 ns，差分偏斜（tSKD）最大为400 ps。随着电源电压和温度的变化，这些参数会有所波动，但总体上仍能保持较好的性能。例如，在VCC = + 5.0V ± 10%，TA = - 40˚C至 + 85˚C的条件下，tPHLD和tPLHD的最大延迟分别为3.5 ns和3.5 ns，tSKD最大为900 ps。了解这些开关特性对于设计高速电路和确保信号的准确传输至关重要。

五、应用信息

典型应用场景

LVDS驱动器和接收器主要用于简单的点对点配置，如在图6所示的应用中，通过平衡介质（如标准双绞线电缆、平行对电缆或PCB走线）将驱动器和接收器连接起来。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，适用于高速数据传输的场景，如计算机内部的数据传输、工业自动化系统中的数据通信等。

工作原理

DS90C031是一种平衡电流源设计的差分线路驱动器，通过在负载中切换电流的方向来产生不同的逻辑状态。典型的输出电流为3.4 mA，在100Ω的终端电阻上会产生340 mV的差分电压，接收器以240 mV的最小差分噪声裕度检测该信号。与电压模式驱动器相比，电流模式驱动器具有许多优点，如静态电流相对稳定，不受开关频率的影响，能够有效降低功耗。

注意事项

在应用中，需要注意选择合适的终端电阻来匹配介质的特性阻抗，通常为100Ω，并将其尽可能靠近接收器的输入引脚。此外，还需要考虑中间连接器、电缆分支、阻抗不连续性、接地偏移、噪声裕度限制和总终端负载等因素对信号传输的影响。同时，AC或未终端配置是不允许的，必须采用电阻性终端来终止信号并完成回路。

六、典型性能特性

文档中给出了DS90C031在不同条件下的典型性能特性曲线，包括电源电流与电源电压、温度、频率的关系，输出TRI - STATE电流与电源电压的关系，差分输出电压与电源电压、负载电阻的关系等。这些曲线直观地展示了器件在不同工作条件下的性能变化，对于电路设计和性能优化具有重要的参考价值。例如，通过观察电源电流与频率的关系曲线，可以了解器件在不同频率下的功耗情况，从而选择合适的工作频率，以实现功耗和性能的平衡。

七、物理尺寸与封装

DS90C031提供了两种封装形式：16引脚（0.150"宽）模制小外形封装（SOIC，型号为DS90C031TM，NS封装编号M16A）和20引脚陶瓷无引线芯片载体（LCC，型号为DS90C031E - QML，NS封装编号E20A）。文档中给出了这两种封装的详细物理尺寸图，方便工程师在电路板设计时进行布局和布线。

八、总结

DS90C031 LVDS四通道CMOS差分线路驱动器以其高速、低功耗、低延迟、抗干扰等优点，成为高速数据传输应用中的理想选择。它在满足高速性能要求的同时，能够有效降低功耗，提高系统的可靠性和稳定性。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求和工作环境，合理选择器件的型号和封装形式，并注意相关的应用注意事项，以充分发挥DS90C031的性能优势。你在使用DS90C031的过程中遇到过哪些问题呢？或者对于它的应用还有哪些疑问？欢迎在评论区留言讨论。