德州儀器 CLC007 串行數(shù)字電纜驅(qū)動(dòng)器：高速數(shù)字應(yīng)用的理想之選

身為電子工程師，我們?cè)诟咚?a target="_blank">數(shù)字信號(hào)處理和傳輸領(lǐng)域不斷探索，力求找到性能卓越、可靠性高且易于集成的器件。德州儀器的 CLC007 串行數(shù)字電纜驅(qū)動(dòng)器就是這樣一款值得深入研究的產(chǎn)品。今天，我就和大家詳細(xì)探討一下這款驅(qū)動(dòng)器的特性、應(yīng)用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：clc007.pdf

一、CLC007 產(chǎn)品概述

CLC007 是一款專為 SMPTE 259M 串行數(shù)字視頻數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的單片高速電纜驅(qū)動(dòng)器。它能夠驅(qū)動(dòng) 75Ω 傳輸線（如 Belden 8281 或等效線纜），數(shù)據(jù)速率高達(dá) 400 Mbps，這在高速數(shù)據(jù)傳輸場景中表現(xiàn)出色。其受控的輸出上升和下降時(shí)間（典型值 750 ps）能有效減少過渡引起的抖動(dòng)，為信號(hào)的穩(wěn)定傳輸提供保障。而且，它的輸出電壓擺幅通常為 1.65V，能為匹配并端接的 75Ω 電纜提供 800 mV 的擺幅，這一特性使得它在多種應(yīng)用中都能發(fā)揮良好的性能。

二、出色的產(chǎn)品特性

低功耗設(shè)計(jì)

CLC007 的 AB 類輸出級(jí)功耗較低，當(dāng)所有輸出端接時(shí)，功耗僅為 195 mW。在如今追求節(jié)能高效的時(shí)代，低功耗設(shè)計(jì)不僅能降低能源消耗，還能減少發(fā)熱，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。大家在設(shè)計(jì)多設(shè)備集成系統(tǒng)時(shí)，低功耗的器件能顯著降低整體散熱需求，減少散熱設(shè)計(jì)成本。

電源適應(yīng)性強(qiáng)

它可以采用單 +5V 或 -5.2V 電源供電，這種靈活的電源選項(xiàng)在不同的電源系統(tǒng)中都能輕松適配，為工程師的設(shè)計(jì)提供了更多的便利。在實(shí)際項(xiàng)目中，我們可能會(huì)遇到不同的電源規(guī)格，CLC007 的這一特性就能很好地解決電源兼容性問題。

無需外部下拉電阻

該驅(qū)動(dòng)器具有差分輸入和輸出，且無需外部下拉電阻，這不僅減少了外部元件數(shù)量，降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜度，還能減少電路板空間占用，提高集成度。對(duì)于空間有限的設(shè)計(jì)場景，如小型化的數(shù)字設(shè)備，這一特性尤為重要。

廣泛的輸入信號(hào)兼容性

其差分輸入能接受從 200 mV_{P - P} 到 ECL 電平的各種數(shù)字信號(hào)，且在指定的共模范圍內(nèi)都能穩(wěn)定工作。這使得它在不同的信號(hào)源和系統(tǒng)中都能靈活應(yīng)用，大大拓展了其使用范圍。

三、多樣化的應(yīng)用場景

數(shù)字路由器和分配放大器

在數(shù)字路由器和分配放大器中，需要對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高效的傳輸和分配。CLC007 的高速數(shù)據(jù)傳輸能力和低功耗特性，使其能夠滿足這些設(shè)備對(duì)信號(hào)處理和傳輸?shù)囊螅_保信號(hào)的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。

同軸電纜和雙絞線驅(qū)動(dòng)

無論是同軸電纜還是雙絞線，CLC007 都能作為優(yōu)秀的驅(qū)動(dòng)器。它能夠在不同類型的傳輸線路上實(shí)現(xiàn)高速、穩(wěn)定的信號(hào)傳輸，為各種數(shù)字傳輸系統(tǒng)提供可靠的支持。

數(shù)字分配放大器

在數(shù)字分配放大器中，需要將一個(gè)信號(hào)分配到多個(gè)輸出端。CLC007 的雙互補(bǔ)輸出和低抖動(dòng)特性，能夠確保每個(gè)輸出端的信號(hào)質(zhì)量一致，保證了分配系統(tǒng)的可靠性。

兼容多種標(biāo)準(zhǔn)

它與 SMPTE、Sonet/SDH 和 ATM 等標(biāo)準(zhǔn)兼容，這意味著在這些標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的應(yīng)用中，CLC007 都能發(fā)揮重要作用，為不同領(lǐng)域的數(shù)字通信系統(tǒng)提供了一個(gè)通用的解決方案。

四、關(guān)鍵技術(shù)規(guī)格

高速信號(hào)特性

CLC007 的上升和下降時(shí)間為 650 ps，數(shù)據(jù)速率可達(dá) 400 Mbps，這使得它在高速數(shù)字信號(hào)處理中表現(xiàn)出色。在高速數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)中，這樣的高速特性能夠確保信號(hào)的快速準(zhǔn)確傳輸，減少信號(hào)失真。

輸出配置

它擁有 2 組互補(bǔ)輸出，能夠滿足不同的信號(hào)輸出需求。這種雙輸出配置在一些需要差分信號(hào)或多路信號(hào)輸出的應(yīng)用中非常有用，例如差分信號(hào)傳輸系統(tǒng)或多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

低噪聲性能

低殘余抖動(dòng)（25 pspp）和低輸入偏置電流（10 μA 典型值）確保了信號(hào)的高質(zhì)量傳輸，減少了噪聲對(duì)信號(hào)的影響。在對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求較高的應(yīng)用中，如高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或高速通信系統(tǒng)，低噪聲性能是非常關(guān)鍵的。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

輸入接口設(shè)計(jì)

CLC007 具有高阻抗、發(fā)射極跟隨器緩沖的差分輸入，也可以接受單端信號(hào)輸入。在設(shè)計(jì)輸入接口時(shí)，要確保傳輸線路在靠近驅(qū)動(dòng)器處正確端接，可采用 AC 或 DC 耦合方式。同時(shí)，輸入 DC 共模電壓范圍需控制在正電源 $(V_{CC})$ 以下 0.8V 至 2.5V 之間，輸入信號(hào)加上偏置應(yīng)保持在指定的共模范圍內(nèi)。不同的輸入信號(hào)類型和負(fù)載需要選擇合適的電阻進(jìn)行端接和偏置，文檔中給出了詳細(xì)的電阻值參考。

輸出接口設(shè)計(jì)

其 AB 類輸出級(jí)無需輸出晶體管的靜態(tài)電流，因此不需要偏置或下拉電阻，這降低了功耗和外部元件數(shù)量。輸出可以采用 DC 或 AC 耦合到負(fù)載，帶隙電壓參考設(shè)置的輸出電壓電平與 F100K 和 10K ECL 兼容，但在驅(qū)動(dòng) 10K ECL 時(shí)，溫度范圍變化可能會(huì)影響噪聲裕量，而驅(qū)動(dòng) F100K 則不受影響。

輸出上升和下降時(shí)間控制

輸出負(fù)載電容會(huì)顯著影響輸出上升和下降時(shí)間。為減少這種影響，可將輸出匹配電阻靠近輸出引腳放置，并盡量減小所有互連走線長度。從文檔中的圖 10 可以看出，負(fù)載電容對(duì)上升時(shí)間的影響情況，這有助于我們?cè)谠O(shè)計(jì)中合理選擇負(fù)載電容和布局。

PCB 布局建議

PCB 布局對(duì) CLC007 的性能影響很大。為獲得滿意的性能，建議采用接地層或電源/接地層夾層設(shè)計(jì)；使用 0.01 μF 單片陶瓷電容與 6.8 μF 鉭電解電容并聯(lián)旁路器件電源，且電容距離器件電源引腳不超過 0.1”（2.5 mm）；為輸入、電源旁路電容和輸出負(fù)載提供短而對(duì)稱的接地返回路徑；在封裝中心線下方、距離封裝引腳 0.1”（2.5 mm）處，以及電路板的頂部和底部提供短的接地保護(hù)走線，并通過過孔連接。

六、總結(jié)

德州儀器的 CLC007 串行數(shù)字電纜驅(qū)動(dòng)器以其出色的性能、低功耗、廣泛的應(yīng)用場景和靈活的設(shè)計(jì)特性，成為高速數(shù)字應(yīng)用領(lǐng)域的理想選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理設(shè)計(jì)輸入輸出接口、控制輸出信號(hào)特性，并優(yōu)化 PCB 布局，以充分發(fā)揮 CLC007 的優(yōu)勢(shì)。大家在使用 CLC007 過程中遇到過哪些問題，又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。