探索MAX9155：低抖动、低噪声LVDS中继器的卓越性能

在电子设计领域，信号传输的稳定性和可靠性至关重要。今天，我们来深入了解一款出色的低电压差分信号（LVDS）中继器——MAX9155，它在长距离和嘈杂环境下的信号缓冲方面表现卓越。

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1. 产品概述

MAX9155是一款LVDS中继器，它接收单个LVDS输入，并在单个LVDS输出端复制信号。其低抖动、低噪声的性能，使其成为长距离或嘈杂环境（如电缆和背板）中缓冲LVDS信号的理想选择。

1.1 小巧尺寸优势

MAX9155采用SC70封装，尺寸仅为SOT23的一半。这种小巧的尺寸使其特别适合在多分支背板应用中最小化分支长度。它可以靠近连接器放置，从而减少总线上的分支长度和反射，并且允许目标IC（如FPGA或ASIC）与总线连接器保持更大的距离。

1.2 超低抖动性能

它具有超低的23ps p-p附加确定性抖动和0.6ps RMS附加随机抖动，这确保了在对时序误差高度敏感的高速链路中实现可靠通信，特别是那些包含时钟和数据恢复、PLL、串行器或解串器的链路。其开关性能保证了200Mbps的数据速率，同时通过保证0.5ns的最小输出转换时间来最小化辐射噪声。

1.3 故障安全电路

MAX9155具备故障安全电路，当输入处于未驱动的开路、短路或端接状态时，输出将被置为高电平。

1.4 低功耗特性

该器件由单个+3.3V电源供电，在-40°C至+85°C的温度范围内仅消耗10mA的电流。

2. 产品特性

2.1 封装优势

采用小巧的SC70封装，便于在空间受限的设计中使用。

2.2 超低抖动

• 23ps p-p附加确定性抖动（223 - 1 PRBS）
• 0.6ps RMS附加随机抖动
• 0.5ns（最小）转换时间，可最小化辐射噪声
• 保证200Mbps的数据速率

2.3 故障安全功能

故障安全电路可在未驱动输入（开路、端接或短路）时将输出置为高电平。

2.4 低功耗

• 低至10mA的电源电流
• 故障安全模式下低至6mA的电源电流

2.5 标准合规

符合ANSI/EIA/TIA - 644 LVDS标准，并且在掉电模式下具有高阻抗输入和输出。

3. 订购信息

PART	TEMP. RANGE	PIN - PACKAGE	TOP MARK
MAX9155EXT - T	-40°C to +85°C	6 SC70 - 6	ABC

4. 应用领域

MAX9155广泛应用于多个领域，包括：

• 蜂窝电话基站
• DSLAM（数字用户线路接入复用器）
• 数字交叉连接设备
• 分插复用器
• 网络交换机/路由器
• 多分支总线
• 电缆中继器

5. 电气特性

5.1 直流电气特性

在 (V{CC}= +3.0V) 至 +3.6V，(R{L}=100Ω ± 1%)，(IV{IDI}=0.05V) 至 1.2V，(V{CM}=IV{ID} / 2|) 至 2.4V - (|VID / 2|)，(T{A}=-40°C) 至 +85°C 的条件下，对LVDS输入、输出和电源等参数进行了详细规定。例如，差分输入高阈值 (V{TH}) 典型值为7mV，最大为50mV；差分输出电压 (V{OD}) 典型值为360mV，范围在250mV至450mV之间。

5.2 交流电气特性

在 (V{CC}= +3.0V) 至 +3.6V，(R{L}=100Ω ± 1%)，(C{L}=10pF)，(IV{IDI}=0.15V) 至 1.2V，(V{CM}=IV{ID} / 2|) 至 2.4V - (|VID / 2|)，(T{A}=-40°C) 至 +85°C 的条件下，规定了差分传播延迟、附加抖动、差分部分间偏斜等参数。如差分传播延迟高到低 (t{PHLD}) 典型值为2.0ns，范围在1.3ns至2.8ns之间。

6. 典型工作特性

在 (V{CC}= +3.3V)，(R{L}=100Ω ± 1%)，(C{L}=10pF)，(IV{IDI}=0.2V)，(V{CM}=1.2V)，(T{A}= +25°C) 的条件下，给出了信号发生器输出频率为100MHz、占空比为50%等情况下的典型工作特性。

7. 引脚描述

PIN	NAME	FUNCTION
1	OUT -	反相LVDS输出
2	GND	接地
3	IN -	反相LVDS输入
4	IN +	同相LVDS输入
5	V CC	电源，需用0.01µF陶瓷电容将 (V_{CC}) 旁路至地
6	OUT +	同相LVDS输出

8. 故障安全功能

故障安全功能可使输出在特定故障条件下处于已知逻辑状态（差分高）。当输入未驱动且处于开路、端接或短路状态时，MAX9155的输出为差分高。

9. 应用信息

9.1 电源旁路

应尽可能靠近器件使用0.01µF的高频表面贴装陶瓷电容对 (V_{CC}) 进行旁路。

9.2 差分走线

输入和输出走线特性会影响MAX9155的性能。应使用可控阻抗的差分走线，将差分对内的走线靠近以确保噪声以共模方式耦合。同时，要保持差分对内的距离，避免差分阻抗不连续，避免90°转弯并尽量减少过孔数量，以进一步防止阻抗不连续。

9.3 电缆和连接器

LVDS标准定义了具有100Ω差分特性阻抗和端接的互连信号电平。允许使用特性阻抗和端接在90Ω至132Ω之间的互连，但会产生不同的信号电平。应使用具有匹配差分阻抗的电缆和连接器，以最小化阻抗不连续。避免使用不平衡电缆，如带状电缆或同轴电缆，而平衡电缆（如双绞线）可提供更好的信号质量，并由于抵消效应而产生较少的EMI。

9.4 端接

对于点对点链路，端接电阻应位于LVDS接收器输入端，并与传输线的差分特性阻抗匹配。对于一端驱动的多分支总线，应在总线的另一端用一个与总线加载差分特性阻抗匹配的电阻进行端接。对于从非末端点驱动的多分支总线，应在总线的两端用与总线加载差分特性阻抗匹配的电阻进行端接。当两端都进行端接或有大量分支时，需要一个总线LVDS（BLVDS）驱动器来将总线驱动到LVDS信号电平，而MAX9155不适合将双端接的多分支总线驱动到LVDS电平。

10. 芯片信息

MAX9155的晶体管数量为401，采用CMOS工艺。

综上所述，MAX9155以其低抖动、低噪声、小巧尺寸和低功耗等特性，在LVDS信号传输领域具有显著优势，为电子工程师在设计高速、低功耗的点对点应用时提供了一个可靠的选择。你在实际设计中是否使用过类似的LVDS中继器呢？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。