SCAN92LV090：9通道总线LVDS收发器的技术剖析

在高速、低功耗的电子设备设计中，总线LVDS（低电压差分信号）收发器扮演着至关重要的角色。今天我们就来深入了解一下德州仪器（TI）推出的SCAN92LV090 9通道总线LVDS收发器。

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产品概述

SCAN92LV090A是专为高速、低功耗的专有背板或电缆接口设计的一系列总线LVDS收发器之一。它采用单3.3V电源供电，集成了9个差分线路驱动器和9个接收器。为了减少总线负载，驱动器输出和接收器输入内部相连，逻辑侧的独立I/O支持回环功能。同时，其引脚布局采用直通式设计，便于PCB布线，减少引脚与连接器之间的短截线。

产品特性

电气特性

• 信号兼容性：符合IEEE 1149.1（JTAG）标准，采用低功耗CMOS设计，具备高信号速率能力（超过100 Mbps）。
• 共模范围与灵敏度：共模范围为0.1V至2.3V（$V_{ID}$ = 200mV），接收器灵敏度为±100 mV，支持端口引脚的开路和终端故障保护。
• 驱动与接收能力：驱动器将3V TTL电平（单端）转换为差分总线LVDS输出电平，可实现高速运行，同时功耗低、EMI小。差分信号提供±1V的共模噪声抑制能力。接收器阈值在±1V共模范围内小于±100 mV，可将差分总线LVDS转换为标准（TTL/CMOS）电平。

封装与功耗

• 封装形式：提供64引脚LQFP封装和NFBGA封装。
• 功耗特性：3.3V工作，上电/下电无毛刺（驱动器和接收器禁用），轻总线负载（典型值5 pF），适用于双端接应用，输出阻抗平衡。电源关闭时（$V_{CC}$ = 0V），总线引脚呈高阻抗状态。

引脚定义

Pin Name	LQFP Pin #	NFBGA Pin #	Input/Output	Descriptions
DO+/RI+	27, 31, 35, 37, 41, 45, 47, 51, 55	A7, B8, C6, D5, D8, E6, F7, G5, G6	I/O	真正的总线LVDS驱动器输出和接收器输入
DO − /RI −	26, 30, 34, 36, 40, 44, 46, 50, 54	B5, B6, C7, D6, E5, E8, F6, G8, H7	I/O	互补的总线LVDS驱动器输出和接收器输入
D IN	2, 6, 12, 18, 20, 22, 58, 60, 62	A2, A4, C3, C4, D2, E3, G3, G4, H3	I	TTL驱动器输入
RO	3, 7, 13, 19, 21, 23, 59, 61, 63	A3, B3, C1, C2, D4, E4, F4, G1, H2	O	TTL接收器输出
RE	17	H1	I	接收器使能TTL输入（低电平有效）
DE	16	G2	I	驱动器使能TTL输入（高电平有效）
GND	4, 5, 9, 14, 25, 56	B1, B4, D3, E1, F2, H5	Power	数字电路接地（必须连接到PCB板上的GND）
V CC	10, 15, 24, 57, 64	A1, A5, F1, F3, H4	Power	数字电路的$V{CC}$（必须连接到PCB板上的$V{CC}$）
AGND	28, 33, 43, 49, 53	A8, C5, D7, F5, G7	Power	模拟电路接地（必须连接到PCB板上的GND）
AV CC	29, 32, 42, 48, 52	A6, B7, C8, H6, H8	Power	模拟$V{CC}$（必须连接到PCB板上的$V{CC}$）
TRST	39	F8	I	测试复位输入，支持IEEE 1149.1（低电平有效）
TMS	38	E7	I	测试模式选择输入，支持IEEE 1149.1
TCK	1	B2	I	测试时钟输入，支持IEEE 1149.1
TDI	8	D1	I	测试数据输入，支持IEEE 1149.1
TDO	11	E2	O	测试数据输出，支持IEEE 1149.1

电气参数

绝对最大额定值

参数	数值
电源电压（$V_{CC}$）	4.0V
使能输入电压（DE, RE）	-0.3V至（$V_{CC}$ + 0.3V）
驱动器输入电压（$D_{IN}$）	-0.3V至（$V_{CC}$ + 0.3V）
接收器输出电压（$R_{OUT}$）	-0.3V至（$V_{CC}$ + 0.3V）
总线引脚电压（DO/RI±）	-0.3V至 +3.9V
ESD（HBM 1.5 kΩ, 100 pF）	>4.5 kV
驱动器短路持续时间	瞬间
接收器短路持续时间	瞬间
25°C时最大封装功耗（LQFP）	1.74 W
LQFP封装降额	13.9 mW/°C
θja	71.7°C/W
θjc	10.9°C/W
结温	+150°C
存储温度范围	-65°C至 +150°C
引脚温度（焊接，4秒）	260°C

推荐工作条件

参数	最小值	最大值	单位
电源电压（$V_{CC}$）	3.0	3.6	V
接收器输入电压	0.0	2.4	V
工作自由空气温度	-40	+85	°C
最大输入边沿速率（20%至80%）			Δt/ΔV
数据	1.0		ns/V
控制	3.0		ns/V

直流电气特性

包括输出差分电压、偏移电压、驱动器输出高低电压、输出短路电流等参数，具体数值可参考文档中的表格。

交流电气特性

涵盖差分驱动器和接收器的传播延迟、偏斜、转换时间等参数，同样可在文档表格中找到详细信息。

应用信息

PCB设计建议

• 层数选择：至少使用4层PCB板（总线LVDS信号层、接地层、电源层和TTL信号层）。
• 元件布局：将驱动器和接收器尽量靠近（总线LVDS端口侧）连接器。
• 电容旁路：对每个总线LVDS设备进行旁路，并在电源平面之间使用分布式大容量电容。在每个$V{CC}$和接地之间并联两到三个高频多层陶瓷（MLC）表面贴装电容（0.1 µF、0.01 µF、0.001 µF），且电容应尽量靠近$V{CC}$引脚。
• 过孔使用：使用多个过孔将$V_{CC}$和接地平面连接到旁路电容的焊盘。
• 终端电阻：使用与传输线差分阻抗最匹配的终端电阻。
• 输入处理：未使用的总线LVDS接收器输入保持开路（浮空），限制未使用输入的走线长度小于0.5英寸。
• 信号隔离：将TTL信号与总线LVDS信号隔离。

介质选择

使用可控阻抗介质，背板和连接器应具有匹配的差分阻抗。

工作模式

模式	DE	RE
驱动模式	H	H
接收模式	L	L
三态模式	L	H
回环模式	H	L

边界扫描电路

SCAN92LV090具有两种独特的扫描测试模式，每种模式需要根据测试访问级别和故障覆盖目标选择不同的BSDL模型。在模式0中，仅可通过1149.1兼容协议访问每个收发器的TTL输入和输出；在模式1中，TTL输入和输出以及差分LVDS I/O都包含在扫描链中。所有测试模式由ATPG软件处理，用户无需关注BSDL选择。

总结

SCAN92LV090是一款功能强大的9通道总线LVDS收发器，具备高速、低功耗、高兼容性等优点。在设计过程中，遵循其应用建议和电气参数要求，能够充分发挥其性能，为高速数据传输和测试提供可靠的解决方案。各位工程师在实际应用中，是否遇到过类似产品的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。