SCAN15MB200：高速数据处理的理想之选

在高速数据处理领域，找到一款性能卓越、功能丰富的芯片至关重要。今天要给大家介绍的德州仪器（TI）的SCAN15MB200，就是这样一款值得关注的产品。

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一、产品概述

SCAN15MB200是一款双端口2:1多路复用器和1:2中继器/缓冲器，适用于高速数据传输应用。它具有高达1.5Gbps的数据速率，能够满足大多数高速数据处理的需求。其高速数据路径和直通式引脚布局，不仅能够最大程度地减少内部设备抖动，还能简化电路板布局，为工程师降低设计难度。同时，预加重功能可以有效克服有损背板和电缆带来的ISI抖动影响，保证数据传输的稳定性。

二、产品特性亮点

1. 高速数据传输：每个通道的数据速率可达1.5Gbps，为高速数据处理提供了强大的支持。在实际应用中，你是否考虑过如何充分发挥这一高速特性，以满足系统对数据传输速度的要求呢？
2. 可配置预加重驱动：通过可配置的预加重驱动，能够有效补偿长距离或有损传输介质带来的信号衰减。而且，每个输出都有独立的引脚来控制预加重的开关，这样可以最大程度地降低功耗。
3. 多信号兼容：输入兼容LVDS、BLVDS、CML和LVPECL信号，输出兼容LVDS信号，这使得它能够与各种不同类型的设备进行接口，提高了产品的通用性。
4. 低输出偏斜和抖动：低输出偏斜和抖动特性，确保了数据传输的准确性和稳定性，减少了误码率。
5. 片上终端电阻：集成了100Ω的输入和输出终端电阻，无需外部电阻，不仅简化了电路设计，还能提供出色的驱动特性。
6. ESD保护和热插拔保护：LVDS输入/输出具有15kV的ESD保护，同时具备热插拔保护功能，提高了产品的可靠性和稳定性。
7. 宽温度范围和单电源供电：工作温度范围为 -40°C 至 +85°C，适用于工业环境。并且仅需单3.3V电源供电，降低了电源设计的复杂度。

三、引脚描述

这款芯片的引脚功能丰富，涵盖了各种输入输出和控制信号。以下是一些主要引脚的介绍：

1. 差分输入引脚：包括开关侧和线路侧的差分输入引脚，如SIA_0+、SIA_0 - 等，这些引脚兼容LVDS、Bus LVDS、CML或LVPECL信号。
2. 差分输出引脚：开关侧和线路侧的差分输出引脚，如SOA_0+、SOA_0 - 等，输出兼容LVDS信号。需要注意的是，LVDS输出不支持多点或多分支环境，其输出特性针对点对点背板和电缆应用进行了优化。
3. 数字控制接口引脚：包括多路复用器选择控制输入、预加重控制输入、输出使能控制输入等，这些引脚用于控制芯片的各种功能。
4. 测试相关引脚：支持IEEE 1149.1和1149.6标准，通过TDI、TDO、TMS、TCK和TRST等引脚实现测试功能。
5. 电源引脚：VDD为3.3V ±0.3V，GND为接地参考。对于WQFN封装，底部的裸露金属接触（DAP）作为主要的接地连接，应至少通过4个过孔连接到接地平面，以实现最佳的交流和热性能。

四、输出特性及真值表

1. 输出特性优化：输出特性针对点对点背板和电缆应用进行了优化，不适合多点或多分支信号传输。芯片内部集成了100Ω的输出（源）终端电阻，无需外部电阻，能够提供出色的驱动特性。
2. 预加重控制：预加重用于补偿长距离或有损传输介质。每个输出都有独立的引脚控制预加重的开关，可根据Preemphasis Control Table进行编程，实现0%或100%的预加重。
3. 多路复用器真值表：通过MUX_S0和ENL_0等控制输入，选择不同的输入信号作为输出。当所有使能输入都为低电平时，设备进入掉电模式。
4. 中继器/缓冲器真值表：根据ENA_0、ENB_0等控制输入，决定输出状态。同样，当所有使能输入都为低电平时，设备进入掉电模式。

五、电气特性

在推荐的工作电源和温度范围内，芯片具有以下电气特性：

1. LVTTL直流规格：包括高电平输入电压、低电平输入电压、输入电流、输入电容等参数。
2. LVDS输入直流规格：如差分输入高阈值、低阈值、差分输入电压、共模电压范围等。
3. LVDS输出直流规格：包括差分输出电压、输出电压变化、偏移电压等。
4. 电源电流：静态电源电流在所有输入和输出启用并处于活动状态时为225mA（典型值），掉电模式下为0.6mA（典型值）。
5. 开关特性：LVDS输出的高低转换时间、传播延迟、脉冲偏斜、通道间偏斜和抖动等参数。

六、典型性能特性

从典型性能特性曲线可以看出，总抖动与位数据速率之间的关系。在不同的共模电压下，总抖动会有所变化。同时，动态电源电流在所有通道激活时进行测量，数据模式对功耗没有影响。

七、三态和掉电模式

SCAN15MB200的每个LVDS输出驱动都有输出使能控制，可将每个输出单独置于低功耗三态模式，有助于降低未使用通道的功耗。当所有六个输出使能都被置为低电平时，设备进入掉电模式，此时仅消耗0.5mA（典型值）的电源电流。在从掉电模式返回活动模式时，由于内部带隙参考发生器的上电过程，输出会有一定的延迟才能提供有效数据。

八、接口设计

1. 输入故障安全偏置：在开路条件下，可使用外部上拉和下拉电阻提供足够的偏移，以实现输入故障安全功能。电阻范围应在5kΩ至15kΩ之间，以减少对驱动的负载和波形失真。
2. LVPECL与LVDS接口
   • 直流耦合：对于3.3V LVPECL驱动，可采用分离的π型终端方案。R1和R2为驱动发射极跟随器提供适当的直流负载。
   • 交流耦合：当发射器和接收器的接地参考差异超过1V时，建议采用交流耦合接口。此时，R1和R2为发射极跟随器提供直流负载，其阻值范围通常为140 - 220Ω。
3. LVDS与LVPECL接口
   • 直流耦合：当LVPECL接收器有VT引脚时，R1和R2为驱动提供适当的电阻负载和传输线终端，VT设置接收器所需的偏置。
   • 交流耦合：当LVPECL接收器没有VT引脚时，R1、R2、R3和R4为驱动提供负载、终止传输线并为接收器偏置信号。

九、设计测试特性

1. IEEE 1149.1支持：SCAN15MB200支持完全兼容的IEEE 1149.1接口，通过测试访问端口（TAP）可访问设备上每个LVTTL I/O的边界扫描单元，用于互连测试。差分引脚包含在同一边界扫描链中，但使用IEEE1149.6单元。
2. IEEE 1149.6支持：对于高速（1+ Gbps）数据路径上的交流耦合差分互连，传统的IEEE 1149.1技术无法进行测试。IEEE 1149.6专门用于测试高速差分（包括交流耦合）网络，SCAN15MB200在所有差分输入和输出上都包含了该标准。
3. 故障插入：故障插入技术可用于辅助诊断软件的验证和调试。在系统测试期间，通过IEEE1149.1的“固定”指令可在任何引脚或引脚组合上创建固定状态（高或低）。

十、封装信息

SCAN15MB200采用WQFN封装，这是一种基于引线框架的芯片级封装（CSP），具有以下优点：

1. 提高芯片速度。
2. 降低热阻抗。
3. 减少印刷电路板的安装面积。
4. 适用于高密度PCB，如手机、寻呼机和手持PDA等小型电子应用。
5. 无回拉配置，标准焊盘延伸并终止于封装边缘，便于在电路板安装后查看焊料圆角。

十一、总结

SCAN15MB200是一款功能强大、性能卓越的高速数据处理芯片。它在数据速率、信号兼容性、低抖动、保护功能等方面都表现出色，同时还具备丰富的测试和控制特性。在实际应用中，工程师可以根据具体需求合理利用其各种特性，设计出高效、可靠的高速数据处理系统。你在使用类似芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。