探索DS90LV110T：1到10 LVDS数据/时钟分配器的卓越性能与应用

在高速数据传输和信号分配的领域中，德州仪器（TI）的DS90LV110T 1到10 LVDS数据/时钟分配器以其出色的性能和广泛的适用性脱颖而出。今天，我们就来深入了解这款器件，探讨它的特性、应用以及设计要点。

文件下载：DS90LV110TMTC NOPB.pdf

一、DS90LV110T的主要特性

1. 低抖动高速数据传输

DS90LV110T拥有低抖动的800 Mbps全差分数据路径。在800 Mbps的数据速率下，使用 (PRBS =2^{23}-1) 数据模式时，其峰 - 峰值抖动仅为145 ps（典型值），这确保了在高速数据传输过程中信号的稳定性和准确性。

2. 低功耗设计

该器件采用单 +3.3 V电源供电，总功耗小于413 mW（典型值），这种低功耗特性使得它在对功耗要求较高的应用场景中具有很大的优势，能够有效降低系统的整体能耗。

3. 平衡输出阻抗

输出通道间的偏斜仅为35 ps（典型值），差分输出电压（(V_{OD})）在100Ω终端负载下为320 mV（典型值），平衡的输出阻抗保证了各个输出通道之间信号的一致性，减少了信号失真。

4. 宽输入兼容性

LVDS接收器输入能够接受LVPECL信号，并且具有快速的传播延迟（典型值为2.8 ns）和较低的接收器输入阈值（< ±100 mV），这使得它可以与多种类型的信号源进行接口，提高了系统的灵活性。

5. 符合标准

DS90LV110T符合ANSI/TIA/EIA - 644 LVDS标准，这意味着它具有良好的兼容性和互操作性，能够方便地集成到各种符合该标准的系统中。

二、电气特性分析

1. 直流特性

• 输入电压和电流：LVCMOS/LVTTL直流规格中，高电平输入电压 (V{IH}) 最小为2.0 V，低电平输入电压 (V{IL}) 最大为0.8 V；高、低电平输入电流 (I{IH}) 和 (I{IL}) 在特定条件下的典型值为 ±7 μA，最大值为 ±20 μA。
• 输出电压和电流：LVDS输出直流规格方面，差分输出电压 (V{OD}) 在不同条件下有明确的范围，如在 (R{L} = 100 Ω) 时，典型值为320 mV；偏移电压 (V{OS}) 典型值为1.25 V。此外，还规定了输出三态电流 (I{OZ})、关断泄漏电流 (I_{OFF}) 等参数。
• 接收器特性：LVDS接收器直流规格中，差分输入高阈值 (V{TH}) 典型值为0 mV，最大为 +100 mV，差分输入低阈值 (V{TL}) 最小为 - 100 mV，典型值为0 mV，具有较宽的共模电压范围 (V_{CMR})（0.05 V - 3.25 V）。

  2. 交流特性

• 转换时间和抖动：输出低到高和高到低的转换时间 (T{LHT}) 和 (T{HLT}) 典型值为390 ps，最大值为550 ps；LVDS数据抖动（确定性峰 - 峰值） (T{DJ}) 典型值为145 ps，LVDS时钟抖动（随机） (T{RJ}) 典型值为2.8 ps。
• 传播延迟和偏斜：传播低到高和高到低延迟 (T{PLHD}) 和 (T{PHLD}) 典型值为2.8 ns，输出通道间偏斜 (T_{CCS}) 典型值为35 ps，最大值为91 ps。
• 使能和禁用时间：禁用时间（从活动到三态）高到Z和低到Z分别为 (T{PHZ}) 和 (T{PLZ})，使能时间（从三态到活动）Z到高和Z到低分别为 (T{PZH}) 和 (T{PZL})，这些时间参数对于系统的时序控制非常重要。

三、应用注意事项

1. 输入故障保护

DS90LV110的接收器输入没有内部故障保护偏置。在点对点和单点多分支应用中，如果不需要故障保护偏置，当驱动器关闭时，链路将处于非活动状态。若需要故障保护偏置，可以使用外部高值电阻实现，将IN + 用10 kΩ电阻上拉到Vcc，IN - 用10 kΩ电阻下拉到Gnd。

2. LVDS输入终端

LVDS接收器输入必须在输入引脚之间尽可能靠近地放置一个100Ω终端电阻，以确保信号的正确接收和减少反射。

3. 未使用控制输入

EN控制输入引脚有内部下拉器件，如果该引脚悬空，10个输出将默认处于三态。

4. 扩展输出端口数量

可以使用多个DS90LV110来扩展输出端口数量，但需要考虑通过这些器件的总传播延迟，以确定最大扩展数量。因为每增加一个器件都会由于信号通过而增加输出抖动。

5. PCB布局和电源系统旁路

• 布局设计：电路板布局和叠层应设计为为器件提供无噪声电源，良好的布局实践应将高频或高电平输入和输出分开，以减少不必要的杂散噪声拾取、反馈和干扰。
• 电源系统：使用薄电介质（4到10 mils）用于电源/接地夹层可以大大提高电源系统性能，增加PCB电源系统的固有电容，改善电源滤波，特别是在高频情况下。外部旁路电容应包括RF陶瓷和钽电解电容，RF电容值范围为0.01 μF到0.1 μF，钽电容值范围为2.2 μF到10 μF，钽电容的额定电压应至少为电源电压的5倍。

四、应用场景

1. 点对点分布应用

对于数据速率大于400 Mbps的应用，点对点分布应用是一个不错的选择。与多点分支应用相比，它可以提高信号质量，因为没有短线PCB走线负载。虽然点对点分布应用的LVDS总线线路更宽，但由于信号质量的改善，数据速率可以远远超过400 Mbps。

2. 时钟分配

DS90LV110T还可以用于高达400 MHz的时钟分配，为系统提供稳定的时钟信号。

五、总结

DS90LV110T 1到10 LVDS数据/时钟分配器以其低抖动、低功耗、平衡输出阻抗等特性，以及广泛的输入兼容性和符合标准的设计，为高速数据传输和信号分配提供了一个优秀的解决方案。在实际设计中，我们需要充分考虑其应用注意事项，合理进行PCB布局和电源系统设计，以充分发挥其性能优势。各位工程师在使用过程中，不妨根据具体的应用场景，深入研究这些特性和设计要点，相信会为你的项目带来意想不到的效果。你在使用类似器件时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。