DS90C187：低功耗FPD - Link串行器的深度解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，尤其是涉及顯示接口的設(shè)計中，如何高效地傳輸數(shù)據(jù)并降低功耗是工程師們一直關(guān)注的重點。今天，我們就來詳細探討一款名為DS90C187的低功耗、1.8 - V雙像素FPD - Link（LVDS）串行器，看看它在實際應(yīng)用中能為我們帶來哪些便利和優(yōu)勢。

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一、DS90C187的特性亮點

1. 低功耗表現(xiàn)

DS90C187在185 MHz（SIDO模式）下典型功耗僅為100 mW，在睡眠模式下功耗小于1 mW。這樣出色的低功耗特性，對于那些依靠電池供電的便攜式設(shè)備來說，無疑是一個巨大的優(yōu)勢。它能夠有效延長設(shè)備的續(xù)航時間，減少能源消耗。

2. 多種工作模式

該串行器支持三種工作模式：單像素輸入單像素輸出（SISO），最高頻率可達105 MHz；單像素輸入雙像素輸出（SIDO），最高頻率可達185 MHz；雙像素輸入雙像素輸出（DIDO），最高頻率為105 MHz。這種多樣化的工作模式使得DS90C187能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和數(shù)據(jù)傳輸需求。

3. 豐富的色彩支持

它支持24 - 位RGB、48 - 位RGB，同時還可選低功耗模式支持18 - 位RGB、36 - 位RGB。此外，還支持3D + C、4D + C、6D + C、6D + 2C、8D + C和8D + 2C等LVDS配置，兼容性非常強。

4. 其他特性

DS90C187采用單1.8 - V電源供電，可直接與1.8 - V LVCMOS接口，并且具有擴頻時鐘兼容性。其封裝尺寸為7 - mm × 7 - mm × 0.9 - mm的92引腳雙列VQFN封裝，體積小巧，便于在電路板上布局。

二、應(yīng)用場景廣泛

DS90C187的應(yīng)用場景十分廣泛，主要包括汽車攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)（CMS）、汽車主機、智能后視鏡集群等。在這些應(yīng)用中，它能夠有效減少主機GPU與顯示器之間RGB接口的尺寸，實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸。

三、詳細功能描述

1. 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能

DS90C187的主要功能是將寬并行LVCMOS輸入總線轉(zhuǎn)換為FPD - Link LVDS數(shù)據(jù)。它可以支持RGB - 888（24位顏色）或RGB - 666（18位顏色），并根據(jù)不同的工作模式進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

• 在SISO模式下，它將24位RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一個通道的4D + C LVDS數(shù)據(jù)流，可驅(qū)動高達SXGA +（1400x1050）分辨率的顯示器。
• 在SIDO模式下，它將24位RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為兩個通道的4D + C LVDS數(shù)據(jù)流，可驅(qū)動高達WUXGA +（1920x1440）分辨率的顯示器。
• 在DIDO模式下，它將兩個通道的24位RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為兩個通道的4D + C LVDS數(shù)據(jù)流，可驅(qū)動高達QXGA（2048x1536）分辨率的顯示器。

2. 工作模式配置

3. 電源管理功能

DS90C187具有多種電源管理功能，能夠有效降低功耗。

• 通過MODE0和MODE1控制引腳，可以根據(jù)應(yīng)用需求僅啟用所需數(shù)量的LVDS驅(qū)動器。
• 18B_MODE引腳可用于在僅需要18位顏色或3D + C LVDS的應(yīng)用中，關(guān)閉未使用的LVDS驅(qū)動器，實現(xiàn)額外的電源管理。
• 若IN_CLK引腳沒有時鐘輸入，DS90C187將進入低功耗狀態(tài)。通過將PDB引腳拉低，可使設(shè)備進入最低功耗狀態(tài)。

4. 睡眠模式

當(dāng)PDB引腳為低電平時，DS90C187進入睡眠模式。此時，通過電源引腳的電流消耗最小，PLL關(guān)閉，LVDS驅(qū)動器也被關(guān)閉，其輸出通過100 - Ω電阻拉至GND。

5. LVDS輸出配置

DS90C187的LVDS驅(qū)動器與ANSI/TIA/EIA - 644 - A LVDS接收器兼容。通過配置VODSEL引腳，可以輸出節(jié)能的低$V{OD}$或高$V{OD}$，以實現(xiàn)更長的走線和電纜長度。未使用的LVDS輸出應(yīng)通過100歐姆電阻進行外部差分端接。

6. 18位/24位顏色模式

18B引腳可用于在僅需要18位顏色的應(yīng)用中，關(guān)閉每個使用的銀行中的第4個LVDS驅(qū)動器，從而進一步節(jié)省功耗。將18B引腳設(shè)置為邏輯高電平，可使OA_3 + / - 和OB_3 + / - 進入TRI - STATE?狀態(tài)。

四、技術(shù)參數(shù)詳解

1. 絕對最大額定值

了解設(shè)備的絕對最大額定值對于確保其安全可靠運行至關(guān)重要。DS90C187的絕對最大額定值包括：電源電壓范圍為 - 0.3 V至2.5 V，LVCMOS輸入電壓范圍為 - 0.3 V至VDD + 0.3 V，LVDS驅(qū)動器輸出電壓范圍為 - 0.3 V至3.6 V，結(jié)溫最高為150℃，存儲溫度范圍為 - 65℃至150℃。

2. ESD評級

靜電放電（ESD）是電子設(shè)備面臨的一個潛在威脅。DS90C187具有良好的ESD防護能力，其人體模型（HBM）ESD評級為 + 8000 V，帶電設(shè)備模型（CDM）ESD評級為±1250 V，機器模型ESD評級為 + 250 V。

3. 推薦工作條件

為了使DS90C187能夠穩(wěn)定可靠地工作，推薦的工作條件如下：電源電壓范圍為1.71 V至1.89 V，工作環(huán)境溫度范圍為 - 10℃至 + 70℃，差分負載阻抗范圍為80Ω至120Ω，電源噪聲電壓小于90 mVp - p。

4. 電氣特性

DS90C187的電氣特性涵蓋了LVCMOS直流規(guī)格、LVDS驅(qū)動器直流規(guī)格、電源電流等多個方面。例如，在不同的工作模式和配置下，其電源電流會有所不同。在SISO模式下，最壞情況下的串行器電源電流（包括負載電流）為60 mA至85 mA；在SIDO模式下，串行器電源電流為95 mA至140 mA。

5. 推薦輸入特性和開關(guān)特性

推薦輸入特性包括IN_CLK的過渡時間、周期、高時間和低時間等參數(shù)。開關(guān)特性則涉及到數(shù)據(jù)的建立時間、保持時間、LVDS輸出的過渡時間等。這些特性對于確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸和設(shè)備的正常工作非常重要。

五、應(yīng)用與實現(xiàn)

1. 應(yīng)用信息

DS90C187主要用于汽車應(yīng)用，作為低功耗橋接器，可減少主機GPU與顯示器之間RGB接口的尺寸。它能夠支持主機與平板顯示器之間高達QXGA（2048x1536）分辨率、60 Hz的單像素數(shù)據(jù)傳輸。

2. 典型應(yīng)用設(shè)計

在典型應(yīng)用中，DS90C187用于將24位顏色轉(zhuǎn)換為兩個通道的LVDS數(shù)據(jù)流。設(shè)計參數(shù)包括1.8 V電源、可驅(qū)動的顯示器類型（如SXGA +、WUXGA +）和24位像素深度。

3. LVDS互連指南

在進行LVDS互連設(shè)計時，應(yīng)遵循以下指南：

• 使用100 - Ω耦合差分對。
• 當(dāng)數(shù)據(jù)速率高于500 Mbps時，使用差分連接器。
• 最小化差分對內(nèi)的偏斜。
• 遵循S/2S/3S規(guī)則進行間距設(shè)置。
• 在信號層之間切換時，在信號過孔旁邊放置接地過孔。
• 當(dāng)信號改變參考平面時，在新老參考平面之間放置旁路電容和過孔。

六、電源供應(yīng)與布局建議

1. 電源供應(yīng)建議

• 電源上電順序：$V{DD}$電源引腳無需特定的上電順序，但PDB引腳應(yīng)在所有電源引腳的電源穩(wěn)定后設(shè)置為邏輯高電平。推薦的上電順序為：先緩慢提升LCD電源（0.5 ms至10 ms），同時關(guān)閉背光源；然后將DS90C187的電源關(guān)閉引腳切換為$PDB = V{DD}$；啟用時鐘并等待0 - 200 ms以確保無顯示噪聲；啟用視頻源輸出，開始發(fā)送黑色視頻數(shù)據(jù)；發(fā)送超過1 ms的黑色視頻數(shù)據(jù)；最后開始發(fā)送真實圖像數(shù)據(jù)并啟用背光源。
• 電源濾波：DS90C187的1.8 V電源引腳需要進行適當(dāng)?shù)呐月诽幚怼Ｃ總€引腳至少應(yīng)放置一個0.1μF的電容，PLL電源引腳（VDDP）還應(yīng)額外放置一個4.7 μF - 22 μF的電容。推薦使用0.01 μF的電容，并根據(jù)需要添加鐵氧體磁珠進行額外濾波。

2. 布局建議

• 電路板布局：LVDS設(shè)備的電路板布局和疊層應(yīng)設(shè)計為為設(shè)備提供低噪聲電源。應(yīng)使用薄電介質(zhì)（2至4密耳）的電源/接地夾層，以提供低電感寄生的平面電容。
• 電容選擇和放置：推薦使用表面貼裝電容，其寄生參數(shù)較小。當(dāng)每個電源引腳使用多個電容時，應(yīng)將較小值的電容放置在離引腳更近的位置。
• 電源和接地連接：電源和接地引腳應(yīng)直接連接到電源和接地平面，旁路電容應(yīng)通過過孔連接到平面。
• LVDS布線：使用至少四層板，將LVCMOS信號與LVDS線路分開，以防止耦合。LVDS互連推薦使用緊密耦合的100歐姆差分線。

七、設(shè)備和文檔支持

1. 文檔支持

相關(guān)文檔包括LVDS用戶手冊、AN - 1108通道鏈路PCB和互連設(shè)計指南、傳輸線RAPIDESIGNER操作和應(yīng)用指南等。通過這些文檔，工程師可以獲取更詳細的設(shè)計信息和技術(shù)支持。

2. 文檔更新通知

要接收文檔更新通知，可在ti.com上導(dǎo)航到設(shè)備產(chǎn)品文件夾，點擊右上角的“Alert me”進行注冊，即可每周收到產(chǎn)品信息變更的摘要。

3. 社區(qū)資源

TI提供了豐富的社區(qū)資源，如TI E2E?在線社區(qū)和設(shè)計支持平臺。在這些社區(qū)中，工程師可以與同行交流經(jīng)驗、分享知識、解決問題。

總結(jié)

DS90C187作為一款低功耗、高性能的FPD - Link串行器，在汽車顯示接口等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。其豐富的功能特性、詳細的技術(shù)參數(shù)以及完善的應(yīng)用支持，為電子工程師提供了一個可靠的設(shè)計選擇。在實際設(shè)計過程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理配置設(shè)備的工作模式，遵循電源供應(yīng)和布局建議，以確保DS90C187能夠發(fā)揮最佳性能。你在使用類似串行器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)留言分享。