SN75LVDS86：高性能數(shù)據(jù)通道擴展芯片的深度解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，數(shù)據(jù)的高效傳輸與處理一直是工程師們關(guān)注的重點。今天我們要深入探討的是德州儀器（TI）推出的SN75LVDS86芯片，它在數(shù)據(jù)通道擴展方面表現(xiàn)出色，尤其適用于SVGA、XGA或SXGA顯示數(shù)據(jù)的傳輸。

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一、SN75LVDS86概述

SN75LVDS86是一款FlatLink接收器，采用單集成電路封裝，集成了三個串行輸入7位并行輸出移位寄存器、一個7倍時鐘合成器和四個低電壓差分信號（LVDS）線路接收器。它能夠通過四個平衡對導(dǎo)體從兼容的發(fā)射器（如SN75LVDS81、’83、’84或’85）接收同步數(shù)據(jù)，并將其擴展為21位單端低電壓TTL（LVTTL）同步數(shù)據(jù)，且傳輸速率更低。

1. 主要特性

• 高速數(shù)據(jù)處理能力：支持高達178.5 Mbytes/s的吞吐量，滿足大多數(shù)顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸需求。
• 低電磁干擾（EMI）：采用LVDS技術(shù)，有效降低了電磁干擾，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
• 低功耗設(shè)計：僅需單個3.3V電源供電，典型功耗為250mW，當禁用時功耗小于1mW。
• 寬鎖相環(huán)（PLL）輸入頻率范圍：PLL輸入頻率范圍為31 MHz至68 MHz，無需外部組件即可實現(xiàn)穩(wěn)定的時鐘合成。
• ESD保護：總線引腳的ESD保護超過4 kV，增強了芯片的可靠性。
• 開路接收器故障安全設(shè)計：當輸入未連接到LVDS驅(qū)動器時，接收器輸出自動變?yōu)榈碗娖?，確保系統(tǒng)的安全性。

2. 引腳與封裝

SN75LVDS86采用薄型收縮小外形封裝（TSSOP），引腳間距為20密耳，方便PCB布局設(shè)計。其具體引腳功能在文檔中有詳細說明，例如Vcc為電源引腳，GND為接地引腳，D0 - D20為數(shù)據(jù)輸出引腳等。

二、工作原理

1. 數(shù)據(jù)接收與處理

在接收數(shù)據(jù)時，高速LVDS數(shù)據(jù)以7倍于LVDS輸入時鐘（CLKIN）的速率被接收并加載到寄存器中。然后，數(shù)據(jù)以CLKIN的速率被卸載到21位寬的LVTTL并行總線上。PLL時鐘合成器電路生成7倍時鐘用于內(nèi)部時鐘，并為擴展數(shù)據(jù)提供輸出時鐘。芯片在輸出時鐘（CLKOUT）的下降沿提供有效數(shù)據(jù)。

2. 控制與管理

SN75LVDS86僅需四個差分輸入的線路終端電阻，基本無需額外控制。用戶唯一可能的干預(yù)是使用 shutdown/clear（SHTDN）低電平有效輸入，該信號可抑制時鐘并關(guān)閉LVDS接收器，以降低功耗。當該信號為低電平時，所有內(nèi)部寄存器將被清零。

三、電氣與開關(guān)特性

1. 電氣特性

2. 開關(guān)特性

這些特性為工程師在設(shè)計系統(tǒng)時提供了重要的參考依據(jù)，確保芯片在不同的工作條件下都能穩(wěn)定運行。

四、應(yīng)用案例

1. 18位彩色主機到平板顯示器應(yīng)用

在這種應(yīng)用場景中，SN75LVDS86能夠?qū)⒅鳈C輸出的LVDS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為LVTTL數(shù)據(jù)，以驅(qū)動平板顯示器。推薦使用四個100Ω的0603類型終端電阻，未使用的輸入應(yīng)保持開路。

2. 24位彩色主機到18位彩色LCD面板顯示器應(yīng)用

同樣，SN75LVDS86在該應(yīng)用中發(fā)揮著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和擴展的作用。更多應(yīng)用信息可參考FlatLink Designer’s Guide (SLLA012)。

五、設(shè)計注意事項

1. PCB布局

在進行PCB布局時，應(yīng)注意LVDS信號的布線，盡量減少信號干擾。同時，要合理安排電源和接地引腳，確保芯片的穩(wěn)定性。

2. 終端電阻選擇

四個100Ω的終端電阻對于差分輸入至關(guān)重要，應(yīng)選擇合適的封裝和精度，以保證信號的質(zhì)量。

3. 散熱設(shè)計

雖然SN75LVDS86的功耗較低，但在長時間高負載運行時，仍需考慮散熱問題，避免芯片過熱影響性能。

六、總結(jié)

SN75LVDS86作為一款高性能的數(shù)據(jù)通道擴展芯片，具有高速、低功耗、低EMI等諸多優(yōu)點。通過深入了解其工作原理、電氣特性和應(yīng)用案例，工程師們可以更好地將其應(yīng)用到實際設(shè)計中。在設(shè)計過程中，注意PCB布局、終端電阻選擇和散熱設(shè)計等方面，能夠充分發(fā)揮該芯片的性能，為顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的解決方案。你在使用類似芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。