德州儀器高速差分接收器：SN65LVDS 系列全面解析

電子工程師在選擇合適的差分接收器時(shí)，往往會關(guān)注其性能、兼容性、可靠性等多個(gè)方面。今天，我們就來深入探討德州儀器（TI）的 SN65LVDS32B、SN65LVDT32B、SN65LVDS3486B、SN65LVDT3486B、SN65LVDS9637B 和 SN65LVDT9637B 等一系列高速差分接收器，看看它們有哪些獨(dú)特的魅力。

文件下載：SN65LVDS32DR.pdf

產(chǎn)品概述

SN65LVDS 系列差分接收器是為滿足低電壓差分信號（LVDS）的電氣特性而設(shè)計(jì)的第二代產(chǎn)品。LVDS 技術(shù)在高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，而這些接收器在性能和功能上都有顯著提升，為有線環(huán)境提供了更優(yōu)的解決方案。不過需要注意的是，它們是 TI 產(chǎn)品組合的擴(kuò)展，并非完全替代舊款 LVDS 接收器。

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

高性能信號處理

• 高速傳輸：這些接收器滿足或超越 ANSI EIA/TIA - 644 標(biāo)準(zhǔn)，最高信號速率可達(dá) 400 Mbps，推薦最大并行速率為 200 M - Transfer/s，能夠滿足大多數(shù)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。想象一下，在高速?shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，如此高的傳輸速率可以確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。
• 寬輸入電壓范圍：采用單 3.3 - V 電源供電，輸入共模電壓范圍為 - 2 V 至 4.4 V，比標(biāo)準(zhǔn)要求寬 2 V。這一特性使得驅(qū)動(dòng)器和接收器之間的接地噪聲容限提高到 3 V，從而允許更長的電纜長度，為布線提供了更大的靈活性。
• 低閾值與遲滯：差分輸入閾值小于 50 mV，且在整個(gè)共模輸入電壓范圍內(nèi)具有 50 mV 的遲滯，有效提高了對緩慢變化輸入信號的抗噪聲能力。在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，這一特性可以減少噪聲對信號的干擾，保證信號的穩(wěn)定性。

集成與保護(hù)設(shè)計(jì)

• 集成終端電阻：LVDT 系列集成了 110 - Ω 線路終端電阻，無需外部電阻，簡化了電路設(shè)計(jì)。而 SN65LVDS 系列則適用于多節(jié)點(diǎn)或其他終端電路，為不同的應(yīng)用場景提供了更多選擇。
• ESD 保護(hù)：接收器的輸入引腳能夠承受 ±15 - kV 人體模型（HBM）和 ±600 V 機(jī)器模型（MM）的靜電放電，保證了在有線連接等環(huán)境中的可靠性。這就好比給接收器穿上了一層“防護(hù)衣”，有效抵御靜電的侵害。
• 有源故障保護(hù)：內(nèi)置的（專利待批）故障保護(hù)電路在輸入信號丟失后 600 ns 內(nèi)提供高電平輸出，防止在故障條件下噪聲被誤當(dāng)作有效數(shù)據(jù)。常見的信號丟失原因如電纜斷開、線路短路或發(fā)射機(jī)斷電等情況都能得到有效處理。

封裝與兼容性

• 小封裝設(shè)計(jì)：采用小外形封裝，引腳間距為 1.27 mm，節(jié)省了電路板空間，適用于對空間要求較高的應(yīng)用。
• 引腳兼容：與 AM26LS32、MC3486 或 μA9637 引腳兼容，方便工程師進(jìn)行替換和升級。

產(chǎn)品選型與功能表

可選型號

功能表

其中，H 表示高電平，L 表示低電平，X 表示無關(guān)，Z 表示高阻抗（關(guān)），? 表示不確定。通過功能表，工程師可以清晰地了解接收器在不同輸入條件下的輸出狀態(tài)，從而進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)。

電氣與開關(guān)特性

電氣特性

在推薦的工作條件下，接收器具有一系列電氣特性。例如，正向差分輸入電壓閾值 (V{IT1}) 最大為 50 mV，負(fù)向差分輸入電壓閾值 (V{IT2}) 最小為 - 50 mV，差分輸入故障保護(hù)電壓閾值 (V_{IT3}) 在 - 32 mV 至 - 100 mV 之間。這些參數(shù)保證了接收器對輸入信號的準(zhǔn)確判斷。

開關(guān)特性

接收器的開關(guān)特性也非常出色。傳播延遲時(shí)間典型值為 4 ns，脈沖偏斜 (t{sk(p)}) 最大為 200 ps，輸出偏斜 (t{sk(o)}) 最大為 150 ps，部分到部分偏斜 (t_{sk(pp)}) 最大為 1 ns。這些特性確保了信號在傳輸過程中的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

應(yīng)用案例與信息

典型應(yīng)用

這些接收器適用于點(diǎn)對點(diǎn)基帶數(shù)據(jù)傳輸，傳輸介質(zhì)可以是印刷電路板走線、背板或電纜，特性阻抗約為 100 Ω。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罱K速率和距離取決于介質(zhì)的衰減特性以及環(huán)境噪聲的耦合情況。

具體應(yīng)用電路

5 - V 電源應(yīng)用

圖 12 展示了使用 5 - V 電源的應(yīng)用電路。在該電路中，需要注意以下幾點(diǎn)：

• 在 (V_{CC}) 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 尺寸芯片電容，且電容應(yīng)盡量靠近器件引腳。
• 終端電阻值應(yīng)與傳輸介質(zhì)的標(biāo)稱特性阻抗匹配，誤差在 ±10% 以內(nèi)。
• 未使用的使能輸入應(yīng)根據(jù)需要連接到 (V_{CC}) 或 GND。

ECL/PECL 到 LVTTL 轉(zhuǎn)換

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，發(fā)射極耦合邏輯（ECL、PECL 和 LVPECL）常被用作物理層?，F(xiàn)在，LVDS 技術(shù)為設(shè)計(jì)師提供了另一種選擇。TI 的寬共模 LVDS 接收器可以直接連接到 ECL 驅(qū)動(dòng)器，只需為 ECL 終端提供偏置電壓 ((V_{CC}-2 ~V))。圖 14 和圖 15 展示了使用 LV/PECL 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng) 5 米 CAT - 5 電纜，并由 TI 的寬共模接收器接收的應(yīng)用，以及相應(yīng)的眼圖。

相關(guān)資料

TI 為該系列接收器提供了 IBIS 建模，可聯(lián)系當(dāng)?shù)?TI 銷售辦公室或訪問 TI 網(wǎng)站（www.ti.com）獲取更多信息。此外，還有一些相關(guān)文檔可供參考，如《Low - Voltage Differential Signaling Design Notes (SLLA014)》《Interface Circuits for TIA/EIA - 644 (LVDS) (SLLA038)》等，這些文檔可以為工程師提供更多的應(yīng)用指導(dǎo)。

封裝與包裝信息

封裝選項(xiàng)

包裝信息

該系列接收器提供卷帶包裝和管裝兩種包裝方式。卷帶包裝有詳細(xì)的卷盤尺寸和載帶尺寸信息，管裝則有相應(yīng)的管長、寬度等尺寸信息。工程師在采購和使用時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的包裝方式。

德州儀器的 SN65LVDS 系列高速差分接收器在性能、功能、兼容性等方面都表現(xiàn)出色，為電子工程師在高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)中提供了可靠的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號，并參考相關(guān)資料進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)。大家在使用這些接收器的過程中，有沒有遇到過什么有趣的問題或者獨(dú)特的應(yīng)用場景呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。