高速差分线路驱动器SN75LVDS31与SN75LVDS9638：特性、应用与设计要点

在电子设计领域，高速差分线路驱动器是实现高效数据传输的关键组件。今天，我们将深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的SN75LVDS31和SN75LVDS9638这两款高速差分线路驱动器，了解它们的特性、应用场景以及设计过程中的注意事项。

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一、产品概述

SN75LVDS31和SN75LVDS9638是两款实现低压差分信号（LVDS）电气特性的差分线路驱动器。LVDS技术通过降低输出电压水平，有效减少了功耗，提高了开关速度，并且允许使用3.3V电源轨进行操作。这两款驱动器满足或超过了ANSI TIA/EIA - 644标准的要求，适用于点对点基带数据传输，传输介质可以是印刷电路板走线、背板或电缆。

主要特性

1. 低电压差分信号：典型输出电压为350mV，负载为100Ω，能在降低功耗的同时实现高速数据传输。
2. 高速率传输：信号传输速率可达155Mbps，满足大多数高速数据传输应用的需求。
3. 单电源供电：仅需一个3.3V电源即可工作，简化了电源设计。
4. 高阻抗状态：当驱动器禁用或(V_{CC}=0)时，输出处于高阻抗状态，减少了对其他电路的影响。
5. LVTTL逻辑输入电平：与低电压TTL逻辑电平兼容，方便与其他数字电路接口。
6. 工作温度范围：适用于0°C至70°C的工作环境，具有较好的环境适应性。

二、功能与逻辑

功能表

两款驱动器的功能表清晰地展示了输入与输出的逻辑关系。SN75LVDS31有使能端（EN），通过使能端和输入信号（A）的不同组合，可以控制输出（Y和Z）的高低电平或高阻抗状态。SN75LVDS9638则根据输入信号（A）直接决定输出（Y和Z）的状态。

逻辑符号与等效电路图

文档中给出了两款驱动器的逻辑符号和等效输入输出电路图，这些图形化的表示有助于工程师更直观地理解驱动器的工作原理和内部结构。例如，输入等效电路中包含了50Ω电阻和300kΩ电阻，输出等效电路中包含了10kΩ和5Ω电阻，这些电阻的设置对驱动器的性能有着重要影响。

三、电气与开关特性

电气特性

在推荐的工作条件下，我们关注的一些重要电气特性参数包括：

• 差分输出电压幅度（VOD）：最小值为247mV，典型值为340mV，确保了信号的有效传输。
• 共模输出电压（VOC）：峰峰值不超过50mV，保证了信号的稳定性。
• 电源电流（ICC）：正常工作时典型值为20mA，禁用时电流较小，体现了低功耗的特点。
• 短路输出电流（los）：在输出短路时，电流被限制在一定范围内，保护了驱动器。

开关特性

开关特性描述了驱动器在信号切换时的时间参数，如传播延迟时间（tpLH、tpHL）、上升时间（tr）、下降时间（tf）、脉冲偏斜（tsk(p)）、通道间输出偏斜（tsk(o)）和器件间偏斜（tsk(pp)）等。这些参数直接影响了信号的传输质量和时序精度。例如，传播延迟时间的典型值为6ns，确保了信号能够快速准确地传输。

四、应用电路

典型应用电路

文档中给出了多个典型应用电路示例，涵盖了不同的电源配置和应用场景。例如，图5展示了一个使用3.3V电源的典型应用电路，电路中使用了0.1µF和0.001µF的陶瓷电容进行去耦，以减少电源噪声对驱动器的影响。未使用的使能输入应根据需要连接到(V_{CC})或GND。

特定应用示例

图6展示了一个100Mbps IEEE1394收发器的应用电路，该电路使用了SN75LVDS31和SN75LVDS32，通过电阻和电容的合理配置，实现了高速数据的可靠传输。图7则展示了使用5V电源的应用电路，在使用高电压电源时，需要注意选择合适的电容和保护器件。

五、机械与封装信息

文档提供了两款驱动器的机械尺寸和封装信息，包括不同封装类型（如SOIC、TSSOP、VSSOP）的详细尺寸图和引脚排列。这些信息对于电路板布局和焊接工艺非常重要，确保了驱动器能够正确安装在电路板上。同时，还给出了不同封装的包装信息，如编带和管装的尺寸和数量，方便工程师进行采购和生产。

六、设计注意事项

在使用SN75LVDS31和SN75LVDS9638进行设计时，需要注意以下几点：

1. 电源去耦：在(V_{CC})和地之间添加合适的去耦电容，如0.1µF和0.001µF的陶瓷电容，并将其尽可能靠近器件引脚，以减少电源噪声对驱动器的影响。
2. 阻抗匹配：传输介质的阻抗应尽可能接近100Ω，以确保信号的传输质量。在电路板设计中，需要合理设置走线的宽度和间距，以实现阻抗匹配。
3. 信号完整性：注意信号的上升时间、下降时间和偏斜等参数，避免信号失真和时序问题。可以通过调整电路参数和布局来优化信号完整性。
4. 散热设计：虽然驱动器的功耗较低，但在高频率和高负载情况下，仍需要考虑散热问题。可以通过合理布局和添加散热片等方式来保证驱动器的正常工作。

SN75LVDS31和SN75LVDS9638是两款性能优异的高速差分线路驱动器，具有低功耗、高速率、高可靠性等优点。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择驱动器，并注意电路设计和布局的细节，以实现最佳的性能和稳定性。希望本文能为电子工程师在使用这两款驱动器时提供一些有用的参考。你在使用类似驱动器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。