探索DS90LV110AT：高性能LVDS數(shù)據(jù)/時鐘分配器的技術(shù)剖析

在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娮宇I(lǐng)域，LVDS（Low Voltage Differential Signaling）技術(shù)憑借其低功耗、高速度的優(yōu)勢，成為眾多工程師的首選。今天，我們就來深入剖析德州儀器（TI）的DS90LV110AT——一款1到10的LVDS數(shù)據(jù)/時鐘分配器。

文件下載：ds90lv110at.pdf

一、DS90LV110AT的特性亮點

低抖動與高速傳輸

DS90LV110AT擁有低抖動的400 Mbps全差分?jǐn)?shù)據(jù)路徑。在400 Mbps的速率下，使用 $PRBS =2^{23}-1$ 數(shù)據(jù)模式時，其峰峰值抖動僅為145 ps（典型值）。這一特性使得它在高速數(shù)據(jù)傳輸中能夠保持信號的穩(wěn)定性，減少誤碼率，為數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸提供了有力保障。

電源與輸出特性

它采用單一的 +3.3 V電源供電，方便系統(tǒng)設(shè)計。輸出阻抗平衡，輸出通道間的偏斜僅為35 ps（典型值），確保了各個輸出通道信號的一致性。差分輸出電壓 $(V_{OD})$ 在100Ω 終端負載下為320 mV（典型值），能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求。

輸入兼容性與故障保護

該分配器的LVDS接收器輸入可以接受LVPECL信號，并且具備LVDS輸入故障保護功能。即使在接收器輸入開路、短路或終端的情況下，也能正常工作，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。此外，它的傳播延遲僅為2.8 ns（典型值），響應(yīng)速度極快。

封裝與標(biāo)準(zhǔn)兼容性

DS90LV110AT采用28引腳的TSSOP封裝，體積小巧，便于PCB布局。同時，它符合ANSI/TIA/EIA - 644 LVDS標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的通用性和兼容性。

二、工作原理與應(yīng)用場景

工作原理

DS90LV110A利用LVDS技術(shù)實現(xiàn)低功耗、高速運行。數(shù)據(jù)路徑從輸入到輸出完全差分，能夠有效降低噪聲產(chǎn)生和脈沖寬度失真。其設(shè)計允許將1個輸入連接到所有10個輸出，通過LVDS I/O實現(xiàn)點對點互連的高速數(shù)據(jù)傳輸。

應(yīng)用場景

這款分配器可以替代多分支總線應(yīng)用，用于更高速度的鏈路，提高信號質(zhì)量。它還可用于時鐘分配，最高支持200 MHz的時鐘頻率。在數(shù)據(jù)傳輸速率大于400 Mbps的應(yīng)用中，采用點對點分配應(yīng)用可以進一步提高信號質(zhì)量，使數(shù)據(jù)速率大幅提升。

三、電氣特性分析

絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于確保其安全運行至關(guān)重要。DS90LV110AT的電源電壓范圍為 -0.3 V至 +4 V，LVCMOS/LVTTL輸入電壓、LVDS接收器輸入電壓和LVDS驅(qū)動器輸出電壓的范圍均為 -0.3 V至 +4 V。其結(jié)溫最高可達 +150℃，存儲溫度范圍為 -65℃ 至 +150℃。

推薦工作條件

在實際應(yīng)用中，推薦的電源電壓為3.0 V至3.6 V（典型值3.3 V），接收器輸入電壓范圍為0 V至VDD，工作環(huán)境溫度為 -40℃ 至 +85℃。遵循這些條件可以保證器件的性能和穩(wěn)定性。

電氣參數(shù)

文檔中詳細列出了LVCMOS/LVTTL輸入、LVDS輸出和LVDS接收器的直流和交流電氣參數(shù)。例如，LVDS輸出的差分輸出電壓 $(V{OD})$ 在不同條件下的典型值為320 mV，偏移電壓 $(V{os})$ 為1.25 V（典型值）。這些參數(shù)為工程師在設(shè)計電路時提供了重要的參考依據(jù)。

四、應(yīng)用注意事項

輸入故障保護

DS90LV110A的接收器輸入具有內(nèi)部故障保護偏置，能夠應(yīng)對輸入短路、開路和終端等情況。這一特性使得在實際應(yīng)用中，即使輸入出現(xiàn)異常，也能保證系統(tǒng)的正常運行。

LVDS輸入終端

LVDS接收器輸入必須在輸入引腳之間盡可能靠近地放置一個100Ω 的終端電阻，以確保信號的正確傳輸。

未使用控制輸入

EN控制輸入引腳具有內(nèi)部下拉裝置。如果該引腳懸空，10個輸出將默認處于三態(tài)。因此，在設(shè)計時需要根據(jù)實際需求對該引腳進行正確連接。

擴展輸出端口

為了擴展輸出端口數(shù)量，可以使用多個DS90LV110A。但需要考慮通過這些器件的總傳播延遲，以確定最大擴展數(shù)量。同時，增加器件數(shù)量會由于每次傳輸而增加輸出抖動。

PCB布局與電源系統(tǒng)旁路

良好的PCB布局和電源系統(tǒng)旁路設(shè)計對于DS90LV110A的性能至關(guān)重要。應(yīng)采用薄介質(zhì)（4至10 mils）的電源/接地夾層，以提高電源系統(tǒng)的固有電容，改善電源濾波效果。外部旁路電容應(yīng)包括RF陶瓷和鉭電解電容，并且在每個電源引腳和RF旁路電容端子處使用兩個過孔，以減少互連電感。

五、接口設(shè)計

輸入接口

DS90LV110A可以接受差分信號，并允許簡單的AC或DC耦合。由于其具有較寬的共模范圍，它可以與所有常見的差分驅(qū)動器（如LVPECL、LVDS、CML）進行DC耦合。文檔中給出了典型的DC耦合接口示例，為工程師提供了參考。

輸出接口

該分配器的輸出信號符合LVDS標(biāo)準(zhǔn)，可以與大多數(shù)常見的差分接收器進行DC耦合。在實際應(yīng)用中，建議查看相應(yīng)接收器的數(shù)據(jù)手冊，以確保接口的兼容性。

六、封裝與包裝信息

DS90LV110AT有多種封裝選項，如TSSOP（PW）28引腳封裝。文檔中詳細列出了不同封裝的包裝信息，包括引腳數(shù)量、包裝數(shù)量、載體類型、RoHS合規(guī)性、工作溫度范圍、零件標(biāo)記等，方便工程師進行選型和采購。

七、總結(jié)與思考

DS90LV110AT作為一款高性能的LVDS數(shù)據(jù)/時鐘分配器，在高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。其豐富的特性和良好的兼容性為工程師提供了便利，但在實際設(shè)計中，我們也需要充分考慮其電氣特性、應(yīng)用注意事項和接口設(shè)計等方面的因素。例如，在擴展輸出端口時，如何平衡傳播延遲和輸出抖動的問題；在PCB布局中，如何進一步優(yōu)化電源系統(tǒng)旁路設(shè)計以提高系統(tǒng)性能。這些都是我們在使用DS90LV110AT時需要深入思考和解決的問題。希望通過本文的介紹，能夠幫助工程師更好地了解和應(yīng)用這款優(yōu)秀的產(chǎn)品。

你在使用DS90LV110AT的過程中遇到過哪些問題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。