深入解析DS90C241和DS90C124：5 - 35 MHz DC平衡24位FPD - Link II串行器和解串器

在电子设计领域，数据传输的高效性和稳定性一直是工程师们关注的重点。DS90C241和DS90C124这对芯片组，作为5 - 35 MHz DC平衡24位FPD - Link II串行器和解串器，为数据传输提供了优秀的解决方案。下面，我们就来深入了解一下这两款芯片。

文件下载：DS90C124IVSX NOPB.pdf

一、产品概述

DS90C241和DS90C124芯片组可将24位并行总线转换为带有嵌入式时钟信息的完全透明的数据和控制LVDS串行流。这种单串行流通过消除并行数据和时钟路径之间的偏斜问题，简化了在PCB走线或电缆上传输24位总线的过程。同时，它还通过缩小数据路径，节省了系统成本，减少了PCB层数、电缆宽度以及连接器的尺寸和引脚数量。

二、产品特性

（一）时钟与数据传输特性

• 时钟范围与DC平衡：支持5 - 35 MHz的时钟嵌入和DC平衡24:1和1:24的数据传输，确保数据在不同时钟频率下稳定传输。
• 预加重驱动能力：用户可通过LVDS输出上的外部电阻定义预加重驱动能力，能够驱动长达10米的屏蔽双绞线电缆，有效补偿长距离传输中的信号衰减。
• 时钟边缘选择：在发射器和接收器上都可进行用户选择的并行数据时钟边缘设置，增加了设计的灵活性。

（二）其他特性

• DC平衡编码与解码：内部DC平衡编码和解码功能支持AC耦合接口，无需外部编码，简化了电路设计。
• 电源控制：发射器和接收器都有单独的电源控制，可实现高效的电源管理。
• 时钟恢复：接收器上的嵌入式时钟CDR（时钟和数据恢复）功能，无需外部参考时钟源，降低了系统复杂度。
• 数据完整性保障：具有All Codes RDL（随机数据锁定）功能，支持热插拔应用；LOCK输出标志可确保接收器端的数据完整性。
• EMI降低：通过优化串行器输出边缘速率，进一步降低了EMI；PTO（渐进开启）LVCMOS输出可减少EMI并最小化SSO（同步切换输出）效应。

三、引脚配置与功能

（一）DS90C241串行器

• LVCMOS并行接口引脚：如DIN[23:0]用于输入LVCMOS并行数据，TCLK为并行接口时钟输入。
• 控制和配置引脚：像DEN用于控制发射器数据使能，PRE用于选择预加重级别等。
• LVDS串行接口引脚：DOUT - 和DOUT + 为LVDS输出，需通过100 - Ω负载和100 - nF电容进行AC耦合。
• 电源或接地引脚：提供多种电源和接地引脚，为芯片的不同部分提供稳定的电源。

（二）DS90C124解串器

• LVCMOS并行接口引脚：RCLK为并行接口时钟输出，ROUT[23:0]为接收器LVCMOS级输出。
• 控制和配置引脚：REN用于控制接收器数据使能，LOCK用于指示接收器PLL的锁定状态。
• LVDS串行接口引脚：RIN - 和RIN + 为LVDS输入，同样需通过100 - Ω负载和100 - nF电容进行AC耦合。
• 电源或接地引脚：为解串器的不同部分提供电源和接地。

四、技术参数

（一）绝对最大额定值

包括电源电压、输入输出电压、LVDS接收器输入电压等参数的最大限制，使用时需严格遵守，以避免芯片损坏。

（二）ESD额定值

具有较高的ESD耐受性，如人体模型（HBM）可达±8000 V，确保芯片在静电环境下的可靠性。

（三）推荐工作条件

电源电压范围为3 - 3.6 V，时钟速率为5 - 35 MHz，工作温度范围为 - 40°C至105°C，在这些条件下芯片能稳定工作。

（四）热信息

提供了芯片的热阻等参数，有助于进行散热设计。

（五）电气特性

涵盖了LVCMOS和LVTTL的直流规格、LVDS的直流规格、串行器和解串器的电源电流等参数，为电路设计提供了详细的参考。

（六）时序要求和开关特性

规定了串行器和解串器的时钟周期、建立时间、保持时间等时序参数，以及LVDS信号的转换时间、延迟时间等开关特性。

五、详细工作原理

（一）初始化和锁定机制

在发送或接收数据前，需要对DS90C241和DS90C124进行初始化，即同步串行器和解串器的PLL。当电源施加后，串行器的PLL锁定到输入时钟，解串器则通过嵌入式时钟信息锁定到串行数据流。

（二）数据传输

串行器将输入的24位并行数据转换为带有嵌入式时钟的串行数据流，通过LVDS输出传输。解串器接收串行数据流，提取时钟和数据，恢复出24位并行数据。

（三）重新同步

如果解串器失去锁定，会自动尝试重新建立锁定，通过监测LOCK信号可判断数据的有效性。

（四）预加重

DS90C241的预加重功能可补偿长距离或有损传输介质，通过外部电阻设置预加重强度，提高信号质量和传输距离。

（五）AC耦合和终端

支持AC耦合互连，通过集成的DC平衡编码/解码方案实现。接收器有多种终端选项，可根据不同的应用场景选择合适的终端方式。

六、应用与实现

（一）应用信息

可用于汽车中央信息显示、汽车仪表集群显示、汽车平视显示以及基于远程摄像头的驾驶员辅助系统等。

（二）典型应用

在典型应用中，需要注意AC耦合电容的使用、电源旁路电容的配置以及引脚的连接方式。同时，要考虑噪声裕量、传输介质的选择和布局设计等因素，以确保系统的性能和稳定性。

七、布局设计

（一）布局准则

电路布局应提供低噪声的电源，分离高频或高电平的输入输出，使用薄介质的电源和接地层，合理选择和放置旁路电容，采用至少四层板并设置电源和接地平面，将LVCMOS信号与LVDS线路分开，使用紧密耦合的100 - Ω差分线进行LVDS互连，并在两端进行终端匹配。

（二）布局示例

文档中提供了DS90C241和DS90C124的布局示例，展示了输入LVCMOS走线、输出高速差分走线以及电源去耦的布局方式。

八、总结

DS90C241和DS90C124芯片组以其丰富的特性、稳定的性能和广泛的应用场景，为电子工程师在数据传输设计中提供了可靠的选择。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求和设计要求，合理配置芯片的引脚和参数，优化布局设计，以充分发挥芯片的优势，实现高效、稳定的数据传输。

你在使用这两款芯片的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。