深入剖析DS90LV031A：低功耗高速LVDS線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的卓越之選

前言

在當(dāng)今高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)代，電子工程師們不斷尋求能夠滿(mǎn)足低功耗和高數(shù)據(jù)速率要求的解決方案。DS90LV031A作為一款高性能的LVDS線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，為我們帶來(lái)了新的可能性。本文將深入剖析DS90LV031A的各項(xiàng)特性、應(yīng)用和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望能為工程師們?cè)趯?shí)際項(xiàng)目中提供有價(jià)值的參考。

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一、產(chǎn)品概述

DS90LV031A是一款專(zhuān)為超低功耗和高數(shù)據(jù)速率應(yīng)用而設(shè)計(jì)的四路CMOS差分線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器。它采用低電壓差分信號(hào)（LVDS）技術(shù)，能夠支持超過(guò)400 Mbps（200 MHz）的數(shù)據(jù)速率。該器件可接受低電壓LVTTL或LVCMOS輸入電平，并將其轉(zhuǎn)換為低電壓（350 mV）差分輸出信號(hào)。此外，它還支持TRI - STATE?功能，可使器件進(jìn)入超低空閑功耗狀態(tài)（典型值為13 mW）。

二、產(chǎn)品特性

高速性能

DS90LV031A具備出色的高速性能，其切換速率超過(guò)400 Mbps（200 MHz），典型差分偏斜僅為0.1 ns，最大差分偏斜為0.4 ns，最大傳播延遲為2 ns。這種高速和低偏斜的特性使得它能夠滿(mǎn)足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和及時(shí)傳輸。

低功耗設(shè)計(jì)

該器件采用3.3 - V電源設(shè)計(jì)，靜態(tài)功耗低至13 mW，非常適合對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，其TRI - STATE功能可以進(jìn)一步降低功耗，當(dāng)不需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，可將器件置于超低空閑功耗狀態(tài)。

兼容性良好

DS90LV031A與現(xiàn)有的5 - V LVDS設(shè)備具有互操作性，并且符合IEEE 1596.3 SCI LVDS標(biāo)準(zhǔn)和TIA/EIA - 644 LVDS標(biāo)準(zhǔn)。此外，它還具有工業(yè)級(jí)工作溫度范圍，適用于各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。

封裝形式多樣

它提供SOIC和TSSOP兩種表面貼裝封裝形式，方便工程師根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

DS90LV031A適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如建筑和工廠(chǎng)自動(dòng)化電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。在這些領(lǐng)域中，高速、低功耗和可靠的數(shù)據(jù)傳輸是至關(guān)重要的，DS90LV031A正好滿(mǎn)足了這些需求。你在實(shí)際項(xiàng)目中，有沒(méi)有遇到過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率和功耗要求都很高的應(yīng)用場(chǎng)景呢？

四、技術(shù)原理

工作模式

DS90LV031A是一種平衡電流源設(shè)計(jì)的差分線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，屬于電流模式驅(qū)動(dòng)。與電壓模式驅(qū)動(dòng)器不同，電流模式驅(qū)動(dòng)器具有高輸出阻抗，能夠?yàn)橐欢ǚ秶鷥?nèi)的負(fù)載提供恒定電流。通過(guò)將電流在負(fù)載中朝一個(gè)方向切換產(chǎn)生一種邏輯狀態(tài)，朝另一個(gè)方向切換產(chǎn)生另一種邏輯狀態(tài)。其典型輸出電流為3.5 mA，最小為2.5 mA，最大為4.5 mA。

與電壓模式驅(qū)動(dòng)器相比，電流模式驅(qū)動(dòng)器具有諸多優(yōu)勢(shì)。例如，其靜態(tài)電流相對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率較為穩(wěn)定，而像RS - 422這樣的電壓模式驅(qū)動(dòng)器，在20 MHz到50 MHz之間，其電流通常會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。這是因?yàn)殡妷耗Ｊ津?qū)動(dòng)器內(nèi)部門(mén)電路切換時(shí)，會(huì)在電源軌之間產(chǎn)生重疊電流，而電流模式驅(qū)動(dòng)器在輸出端切換固定電流時(shí)，基本不會(huì)產(chǎn)生重疊電流。這與一些ECL和PECL設(shè)備類(lèi)似，但又不像它們那樣需要大量的靜態(tài)電流。LVDS所需的電流比類(lèi)似的PECL設(shè)備少80%以上，并且在交流規(guī)格方面，該驅(qū)動(dòng)器比現(xiàn)有的RS - 422驅(qū)動(dòng)器有了十倍的改進(jìn)。

信號(hào)傳輸

DS90LV031A主要用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置，這種配置為驅(qū)動(dòng)器的快速邊沿速率提供了干凈的信號(hào)環(huán)境。接收器通過(guò)平衡介質(zhì)（如標(biāo)準(zhǔn)雙絞線(xiàn)電纜、平行對(duì)電纜或PCB走線(xiàn)）與驅(qū)動(dòng)器相連，介質(zhì)的特征差分阻抗通常在100 Ω左右。為了匹配介質(zhì)，必須選擇100 Ω的終端電阻，并將其盡可能靠近接收器輸入引腳放置。終端電阻將驅(qū)動(dòng)器提供的電流轉(zhuǎn)換為接收器能夠檢測(cè)到的電壓。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電源設(shè)計(jì)

盡管DS90LV031A功耗較低，但在較高的開(kāi)關(guān)頻率下，會(huì)有一個(gè)小的動(dòng)態(tài)電流分量，從而增加整體功耗。因此，其電源設(shè)計(jì)必須包含局部去耦電容，以確保在高數(shù)據(jù)速率下設(shè)備仍能保持最佳性能。你在設(shè)計(jì)電源時(shí)，是否會(huì)特別關(guān)注去耦電容的選擇和布局呢？

布局設(shè)計(jì)

1. 分層設(shè)計(jì)：建議使用至少4層PCB，分別用于LVDS信號(hào)、接地、電源和TTL信號(hào)。將TTL信號(hào)與LVDS信號(hào)隔離，避免TTL信號(hào)耦合到LVDS線(xiàn)路上，最好將它們放置在由電源或接地層隔離的不同層上。
2. 去耦電容：在電源引腳使用旁路電容，推薦使用高頻陶瓷電容（如0.1 - μF、0.01 - μF和0.001 - μF）并聯(lián)，并在印刷電路板上分散布置。使用多個(gè)過(guò)孔將去耦電容連接到電源平面，并在印刷電路板的電源入口處連接一個(gè)10 - μF、35 - V（或更高）的固態(tài)鉭電容。
3. 差分走線(xiàn)：使用受控阻抗走線(xiàn)，使其與傳輸介質(zhì)和終端電阻的差分阻抗相匹配。差分對(duì)走線(xiàn)應(yīng)盡可能靠近，從IC引出后，走線(xiàn)長(zhǎng)度應(yīng)小于10 mm，以減少反射并確保噪聲以共模形式耦合。同時(shí)，要匹配走線(xiàn)之間的電氣長(zhǎng)度，減少偏斜，避免90°轉(zhuǎn)彎，可使用圓弧或45°斜角。
4. 終端匹配：選擇與傳輸線(xiàn)差分阻抗最匹配的電阻，阻值應(yīng)在90 Ω到130 Ω之間。通常在接收器端跨接一個(gè)電阻，建議使用表面貼裝的1% - 2%電阻，并盡量減小PCB走線(xiàn)、元件引腳以及終端電阻到接收器輸入的距離，距離應(yīng)小于10 mm（最大12 mm）。

六、總結(jié)

DS90LV031A是一款性能出色的四通道CMOS差分線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，具有高速、低功耗、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要充分考慮其技術(shù)原理和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，合理進(jìn)行電源設(shè)計(jì)和布局設(shè)計(jì)，以確保設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。希望本文能為電子工程師在使用DS90LV031A進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)提供一些有價(jià)值的參考。你在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是否遇到過(guò)與本文相關(guān)的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。