高速差分接收器SN65LVDS系列：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，低電壓差分信號(hào)（LVDS）技術(shù)憑借其高速率、低功耗和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，得到了廣泛應(yīng)用。德州儀器（TI）的SN65LVDS32B、SN65LVDT32B、SN65LVDS3486B、SN65LVDT3486B、SN65LVDS9637B和SN65LVDT9637B系列高速差分接收器，就是LVDS技術(shù)的優(yōu)秀代表。本文將詳細(xì)介紹這些接收器的特性、應(yīng)用場景以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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一、產(chǎn)品特性

1. 高速率與標(biāo)準(zhǔn)兼容性

這些接收器滿足或超越了ANSI EIA/TIA - 644標(biāo)準(zhǔn)對(duì)信號(hào)速率的要求，最高可達(dá)400 Mbps。這使得它們能夠在高速數(shù)據(jù)傳輸場景中穩(wěn)定工作，為系統(tǒng)提供可靠的信號(hào)接收能力。

2. 寬輸入共模電壓范圍

輸入共模電壓范圍為 - 2V至4.4V，比標(biāo)準(zhǔn)要求寬2V。這一特性將驅(qū)動(dòng)器和接收器之間允許的接地噪聲容限提高到3V，從而允許更長的電纜長度。此外，TI的SN65LVDS/T33和SN65LVDS/T34系列更是引入了 - 4V至5V的更寬輸入共模電壓范圍。

3. 精確的差分輸入閾值與遲滯

差分輸入閾值精確控制在±50 mV以內(nèi)，并且在整個(gè)輸入共模電壓范圍內(nèi)具有50 mV的輸入電壓遲滯。這有助于提高對(duì)緩慢變化輸入信號(hào)的抗噪聲能力，確保在復(fù)雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定工作。

4. 集成線端接電阻

SN65LVDT系列接收器集成了110 - Ω線端接電阻，消除了在電纜或傳輸介質(zhì)接收端使用外部電阻的需求。同時(shí)，非端接的SN65LVDS系列也可供多節(jié)點(diǎn)或其他端接電路使用。

5. 高ESD保護(hù)能力

接收器能夠承受±15 - kV人體模型（HBM）和±600 V機(jī)器模型（MM）的靜電放電，而不會(huì)對(duì)輸入引腳造成損壞。這為在可能存在靜電干擾的環(huán)境中提供了可靠的保護(hù)。

6. 有源故障安全電路

接收器內(nèi)置了（專利申請(qǐng)中）故障安全電路，在輸入信號(hào)丟失后的600 ns內(nèi)提供高電平輸出。常見的信號(hào)丟失原因包括電纜斷開、線路短路或發(fā)射機(jī)斷電等。這一特性可防止在故障條件下將噪聲誤接收為有效數(shù)據(jù)，還可用于線或總線信號(hào)傳輸。

二、功能表與電氣特性

1. 功能表

不同型號(hào)的接收器具有各自的功能表，詳細(xì)描述了差分輸入、使能信號(hào)與輸出之間的邏輯關(guān)系。例如，SN65LVDS32B和SN65LVDT32B在不同差分輸入電壓范圍和使能信號(hào)狀態(tài)下，輸出會(huì)呈現(xiàn)相應(yīng)的高、低電平或高阻抗?fàn)顟B(tài)。

2. 電氣特性

這些接收器在推薦工作條件下具有一系列電氣特性參數(shù)，如正、負(fù)差分輸入電壓閾值、差分輸入故障安全電壓閾值、輸出高低電平電壓、電源電流、輸入電流等。這些參數(shù)為電路設(shè)計(jì)和性能評(píng)估提供了重要依據(jù)。

3. 開關(guān)特性

開關(guān)特性包括傳播延遲時(shí)間、故障安全激活和停用延遲時(shí)間、脈沖偏斜、輸出偏斜、部分間偏斜、輸出信號(hào)上升和下降時(shí)間等。這些特性對(duì)于高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的時(shí)序設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

三、應(yīng)用信息

1. 電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 電源濾波：在VCC和接地平面之間放置一個(gè)0.1 - μF的Z5U陶瓷、云母或聚苯乙烯介質(zhì)的0805尺寸片式電容器，且電容器應(yīng)盡可能靠近器件端子，以減少電源噪聲。
• 端接電阻匹配：端接電阻值應(yīng)與傳輸介質(zhì)的標(biāo)稱特性阻抗匹配，誤差在±10%以內(nèi)，以確保信號(hào)的正確傳輸和反射最小化。
• 使能輸入處理：未使用的使能輸入應(yīng)根據(jù)需要連接到VCC或GND，以避免潛在的干擾。

2. 相關(guān)應(yīng)用文檔

TI提供了一系列與LVDS應(yīng)用相關(guān)的文檔，如《Low - Voltage Differential Signaling Design Notes》《Interface Circuits for TIA/EIA - 644 (LVDS)》等，為工程師提供了更多的應(yīng)用指南和設(shè)計(jì)參考。

3. ECL/PECL到LVTTL轉(zhuǎn)換

對(duì)于采用發(fā)射極耦合邏輯（ECL、PECL和LVPECL）作為物理層的系統(tǒng)，TI的LVDS接收器可通過在輸入端實(shí)現(xiàn)一個(gè)小的電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)與LVDS的轉(zhuǎn)換。此外，TI還推出了寬共模LVDS接收器，可直接連接到ECL驅(qū)動(dòng)器，只需為ECL端接提供偏置電壓。

四、封裝與訂購信息

這些接收器提供多種封裝選項(xiàng)，如SOIC封裝，并且有不同的引腳數(shù)量和包裝形式可供選擇，如管裝和帶盤裝。同時(shí)，文檔還提供了詳細(xì)的封裝尺寸信息，包括帶盤和管裝的尺寸規(guī)格，方便工程師進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)和生產(chǎn)安排。

五、總結(jié)與思考

SN65LVDS系列高速差分接收器以其出色的性能和豐富的特性，為高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用提供了可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和系統(tǒng)要求，合理選擇型號(hào)和封裝，并注意電路設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，以充分發(fā)揮這些接收器的優(yōu)勢。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我們也應(yīng)該思考如何進(jìn)一步優(yōu)化LVDS系統(tǒng)的性能，如提高信號(hào)速率、降低功耗、增強(qiáng)抗干擾能力等。大家在使用這些接收器的過程中，是否遇到過一些特殊的問題或挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。