DS90LV019：3.3V或5V LVDS驱动/接收器的深度解析

在高速低功耗点对点互连应用领域，DS90LV019这款驱动/接收器备受关注。今天，我们就来深入了解一下它的各项特性、参数以及应用要点。

文件下载：ds90lv019-mil.pdf

一、产品概述

DS90LV019专为高速低功耗点对点互连应用而设计。它可以在单3.3V或5.0V电源下工作，内部集成了一个差分线路驱动器和一个接收器。其独特之处在于拥有独立的驱动器和接收器，并且与TTL/CMOS兼容（通过 (DIN) 和 (R{OUT }) ）。逻辑接口提供了4条独立线路（ (D{IN}) ,DE, (overline{RE}) 以及 (R_{OUT }) ），这极大地增强了设计的灵活性。同时，它采用了直通式引脚排列，方便PCB布线，能有效减少引脚与连接器之间的短截线。驱动器输出环路电流为3.5mA。

二、产品特性

2.1 信号与供电

• LVDS信号传输：采用LVDS信号，具备高速、低功耗和低电磁干扰（EMI）的优势。
• 宽电压工作范围：支持3.3V或5.0V电源供电，适应不同的应用场景。

2.2 设计与性能

• 低功耗CMOS设计：有效降低了功耗，提高了能源效率。
• 平衡输出阻抗：确保信号传输的稳定性和可靠性。
• 无毛刺上电/掉电：驱动器在电源开启或关闭时不会产生毛刺，提高了系统的稳定性。
• 高信号速率：具备超过100Mbps的高信号速率能力，能够满足高速数据传输的需求。

2.3 其他特性

• 宽共模范围：±1V的共模范围，增强了抗干扰能力。
• 高接收器灵敏度：±100 mV的接收器灵敏度，能够准确识别微弱信号。
• 多种封装形式：提供SOIC和TSSOP封装，方便不同的电路板布局和安装需求。
• 工业温度范围工作：可在 -40°C 至 +85°C 的工业温度范围内稳定工作。

三、电气特性

3.1 绝对最大额定值

在使用DS90LV019时，需要注意其绝对最大额定值，超过这些值可能会对设备造成损坏。例如，电源电压 (V{CC}) 最大为6.0V，驱动器输入电压 (D{IN}) 在 -0.3V 至 ( (V_{CC}) + 0.3V) 之间等。同时，该设备具有较高的静电放电（ESD）防护能力，HBM（1.5 kΩ, 100 pF）大于2.0 kV，EIAJ（0Ω, 200 pF）大于200 V。

3.2 推荐工作条件

建议在特定的工作条件下使用DS90LV019，以确保其性能的稳定性。电源电压 (V_{CC}) 可选择3.0 - 3.6V或4.5 - 5.5V，接收器输入电压范围为0.0 - 2.4 V，工作环境温度为 -40°C 至 +85°C。

3.3 直流电气特性

在不同的电源电压（3.3V ± 0.3V和5.0V ± 0.5V）下，DS90LV019的各项直流电气参数有所不同。例如，在3.3V电源下，输出差分电压 (V_{OD}) 典型值为350mV；在5.0V电源下，典型值为360mV。这些参数的变化需要在设计时进行仔细考虑。

3.4 交流电气特性

交流电气特性主要涉及驱动器和接收器的时序要求，如差分传播延迟、差分偏斜、转换时间等。在不同的电源电压下，这些参数也会有所变化。例如，在3.3V电源下，驱动器差分传播延迟高到低 (t_{PHLD}) 典型值为4.0ns；在5.0V电源下，典型值为3.3ns。

四、测试电路与波形

文档中给出了多个测试电路和时序波形图，用于测试DS90LV019的各项性能指标。例如，通过图1的差分驱动器直流测试电路可以测量输出差分电压等参数；通过图2的差分驱动器传播延迟和转换测试电路可以测试驱动器的时序特性。这些测试电路和波形图为工程师进行性能测试和验证提供了重要的参考。

五、典型应用与设计要点

5.1 应用模式

DS90LV019有两种控制引脚，可使其工作在驱动器、接收器或全双工模式。通过控制DE和RE引脚的电平，可以实现不同的工作模式，具体模式选择可参考功能表（表1）。

5.2 PCB设计建议

在设计LVDS信号的PCB时，需要遵循一些推荐的做法：

• 分层设计：至少使用4层PCB板，分别用于LVDS信号、接地、电源和TTL信号。
• 元件布局：将驱动器和接收器尽量靠近LVDS端口侧连接器，减少信号传输距离。
• 电容旁路：对每个LVDS设备进行旁路，并使用分布式大容量电容。在每个 (V{CC}) 和接地引脚之间并联两到三个0.1µF和0.01µF的多层陶瓷（MLC）表面贴装电容，且电容应尽量靠近 (V{CC}) 引脚。
• 阻抗匹配：使用控制阻抗的走线，使其与传输介质（如电缆）和终端电阻的差分阻抗相匹配。同时，选择与传输线差分阻抗最佳匹配的终端电阻。
• 信号隔离：将TTL信号与LVDS信号隔离，避免相互干扰。

5.3 介质选择

在选择传输介质（电缆和连接器）时，建议使用控制阻抗的介质，电缆和连接器的差分阻抗应约为100Ω。平衡电缆（如双绞线）在降噪和信号质量方面通常优于非平衡电缆（如带状电缆、简单同轴电缆）。根据不同的传输距离，可以选择不同类型的电缆：距离小于0.5m时，大多数电缆都能有效工作；距离在0.5m至10m之间时，CAT 3双绞线电缆是不错的选择，价格相对较低且容易获取；距离大于10m且数据速率较高时，建议使用CAT 5双绞线电缆。

5.4 故障安全设计

DS90LV019有三种故障安全场景：输入引脚开路、输入引脚短路和输入引脚端接。对于输入引脚端接的情况，可以通过图10的端接输入故障安全电路，使用两个外部电阻（一个连接到 (V{CC}) ，一个连接到GND）来实现 (R{out }) 引脚的高电平状态。

六、封装与订购信息

DS90LV019提供多种可订购的部件编号，不同的编号对应不同的封装形式、包装数量、载体等信息。例如，DS90LV019TM/NOPB采用SOIC (D) 封装，每管55个；DS90LV019TMTCX/NOPB采用TSSOP (PW) 封装，每大卷带2500个。在订购时，需要根据实际需求选择合适的部件编号。

DS90LV019是一款功能强大、性能稳定的LVDS驱动/接收器，在高速低功耗点对点互连应用中具有广泛的应用前景。工程师在设计时，需要充分了解其各项特性和参数，遵循推荐的设计要点，以确保系统的可靠性和性能。各位工程师在实际应用中是否遇到过类似产品的问题呢？欢迎在评论区分享交流。