SCAN926260：六通道1:10總線LVDS解串器的深度剖析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院头€(wěn)定性至關(guān)重要。今天，我們要深入探討一款功能強(qiáng)大的解串器——SCAN926260，它在數(shù)據(jù)處理和傳輸方面有著出色的表現(xiàn)。

文件下載：scan926260.pdf

1. 產(chǎn)品概述

SCAN926260是德州儀器（TI）推出的一款集成了六個10位解串器的單芯片解決方案。它能夠同時對多達(dá)六個由TI的10位總線LVDS串行器序列化的數(shù)據(jù)流進(jìn)行解串操作。該芯片不僅符合IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)（JTAG），還具備全速內(nèi)置自測試（BIST）功能，為工程師們提供了強(qiáng)大的測試和驗(yàn)證手段。

2. 產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

2.1 解串能力

可以對一到六個帶有嵌入式時鐘的總線LVDS輸入串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行解串，為多通道數(shù)據(jù)傳輸提供了支持。

2.2 測試模式

符合IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)，具備全速BIST測試模式，方便進(jìn)行邊界掃描測試和內(nèi)置自測試，確保芯片的正常運(yùn)行。

2.3 時鐘速率

并行時鐘速率范圍為16 - 66MHz，能夠滿足不同應(yīng)用場景的時鐘需求。

2.4 電源管理

采用單一的+3.3V電源供電，并且每個通道都有獨(dú)立的電源控制引腳（PWRDWNn），還有一個主電源控制引腳（MS_PWRDWN），可以實(shí)現(xiàn)對整個芯片的電源管理，有效降低功耗。

2.5 封裝與溫度范圍

采用196引腳的NFBGA封裝，具有良好的散熱性能。工作溫度范圍為 -40°C 至 +85°C，適用于工業(yè)環(huán)境。

3. 工作模式詳解

3.1 初始化

在接收和解串?dāng)?shù)據(jù)之前，SCAN926260和解串器必須初始化鏈路。首先，芯片上電后，輸出保持高電平，片上上電復(fù)位（POR）電路禁用內(nèi)部電路。當(dāng)$V{cc}$達(dá)到$V{cc} OK$（2.1V）時，每個解串器的PLL開始鎖定本地時鐘（REFCLK）。然后，解串器的PLL必須與串行器同步，識別同步模式或偽隨機(jī)數(shù)據(jù)中的上升時鐘沿，經(jīng)過80個時鐘周期后，與串行器的數(shù)據(jù)流同步，此時LOCKn引腳變低，輸出出現(xiàn)有效數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸

初始化完成后，串行器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇獯鳌４袛?shù)據(jù)流包含由串行器附加的起始位和停止位，用于幀定十個數(shù)據(jù)位。起始位始終為高，停止位始終為低，它們還作為嵌入在串行流中的時鐘位。串行器以12倍的TCLK頻率傳輸數(shù)據(jù)和時鐘位，而有效數(shù)據(jù)的傳輸速率是10倍的TCLK頻率。當(dāng)解串器通道與串行器輸入同步時，其LOCKn引腳變低，并在輸出端同步提供有效數(shù)據(jù)。

3.3 重新同步

如果六個解串器通道中的任何一個失去鎖定，它將自動嘗試重新同步。例如，如果連續(xù)兩次未檢測到嵌入式時鐘沿，PLL將失去鎖定，LOCKn引腳變高。用戶可以選擇讓解串器自動重新同步到數(shù)據(jù)流，或者通過將串行器的SYNC1或SYNC2引腳置高來強(qiáng)制同步。

3.4 掉電模式

掉電模式是一種低功耗睡眠模式，解串器在等待初始化或無數(shù)據(jù)傳輸時通常處于此模式。在掉電模式下，PLL停止工作，RCLK和ROUTn[0:9]為高電平，每個通道的電源電流大約降低80mA。每個通道都有一個獨(dú)立的掉電引腳（PWRDWNn），主電源控制引腳（MS_PWRDWN）可以覆蓋所有獨(dú)立掉電引腳，將整個芯片置于睡眠模式。

3.5 三態(tài)模式

當(dāng)系統(tǒng)將REN引腳置低時，解串器進(jìn)入三態(tài)模式，接收器輸出引腳（ROUTn[0:9]）和RCLK[0:5]變?yōu)楦咦钁B(tài)。當(dāng)REN引腳置高時，解串器將恢復(fù)到之前的狀態(tài)，只要其他控制引腳保持不變。LOCKn引腳不受REN引腳的影響，繼續(xù)指示鎖定狀態(tài)。

4. 測試模式

4.1 IEEE 1149.1測試模式

SCAN926260支持符合IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描測試（JTAG），所有數(shù)字TTL I/O都可以通過該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行訪問。進(jìn)入此測試模式將覆蓋所有輸入控制情況，包括掉電和REN。除了TMS、TCK、TDI和TDO四個必需的測試訪問端口（TAP）信號外，還提供了TRST用于測試復(fù)位。此外，芯片還有兩個指令用于測試LVDS互連，分別是EXTEST和RUNBIST。

4.2 BIST單獨(dú)測試模式

SCAN926260還支持BIST單獨(dú)測試模式，可以在不啟用JTAG TAP控制器的情況下運(yùn)行。該模式可以對所有通道或單個通道進(jìn)行連續(xù)的誤碼率測試，而不會影響其他通道的實(shí)時流量。通過BIST_SEL0、BIST_SEL1、BIST_SEL2、BIST_ACT和BISTMODE_REQ五個引腳可以訪問BIST單獨(dú)測試模式。

5. 應(yīng)用信息

5.1 電源考慮

解串器采用全CMOS設(shè)計，本質(zhì)上是一種低功耗設(shè)備。在為解串器上電時，REFCLK輸入可以在解串器上電之前運(yùn)行，但必須在運(yùn)行狀態(tài)下解串器才能鎖定輸入數(shù)據(jù)。解串器的輸出（ROUTn[0:9]）、恢復(fù)時鐘（RCLKn）和LOCKn在解串器檢測到輸入數(shù)據(jù)傳輸并鎖定輸入數(shù)據(jù)流之前保持高電平。

5.2 數(shù)據(jù)傳輸

解串器上電后，必須與發(fā)送器進(jìn)行相位鎖定才能傳輸數(shù)據(jù)。相位鎖定可以通過解串器鎖定輸入數(shù)據(jù)或串行器發(fā)送同步模式來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)解串器的LOCKn輸出為低電平時，相應(yīng)通道的解串器輸出（ROUTn[0:9]）上的數(shù)據(jù)是有效的，但在傳輸過程中如果發(fā)生鎖定丟失，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)無效。

5.3 噪聲容限

解串器的噪聲容限是指解串器能夠容忍的輸入抖動（相位噪聲）量，仍然能夠可靠地接收數(shù)據(jù)。各種環(huán)境和系統(tǒng)因素，如串行器的TCLK抖動、$V{DD}$噪聲、介質(zhì)的ISI和大$V{CM}$偏移以及解串器的$V_{DD}$噪聲等，都會影響噪聲容限。

5.4 從鎖定丟失中恢復(fù)

如果解串器在數(shù)據(jù)傳輸過程中失去鎖定，最多可能會有一個之前接收的數(shù)據(jù)周期無效。這是由于鎖定檢測電路的延遲，鎖定檢測電路需要連續(xù)兩次接收到無效時鐘信息才能指示鎖定丟失。解串器可以通過讓串行器重新發(fā)送同步模式或鎖定偽隨機(jī)數(shù)據(jù)來重新鎖定輸入數(shù)據(jù)流。

5.5 熱插拔

所有總線LVDS解串器都支持熱插拔，但需要遵循一定的規(guī)則。插入時，確保接地引腳先接觸，然后是VCC引腳，最后是I/O引腳。移除時，應(yīng)先拔掉I/O引腳，然后是VCC引腳，最后是接地引腳。

5.6 故障安全偏置

SCAN926260具有內(nèi)部故障安全偏置和改進(jìn)的輸入閾值靈敏度，但在接收器輸入未被主動驅(qū)動的情況下，可能會拾取噪聲作為信號并導(dǎo)致意外鎖定。可以通過在接收器電路板上添加外部電阻來增強(qiáng)故障安全偏置的水平。

6. 電路設(shè)計建議

6.1 電源旁路

電路板布局和堆疊應(yīng)設(shè)計為為設(shè)備提供無噪聲電源。使用薄電介質(zhì)（4至10密耳）的電源/接地夾層可以提高電源系統(tǒng)的性能，減少外部旁路電容器的價值和放置的關(guān)鍵程度。外部旁路電容器應(yīng)包括RF陶瓷和鉭電解類型，RF電容器的取值范圍為0.01uF至0.1uF，鉭電容器的取值范圍為2.2uF至10uF。

6.2 LVDS互連

建議使用四層板，其中包含電源和接地層。將CMOS（TTL）信號與LVDS線路分開，以防止耦合。對于LVDS互連，通常推薦使用100歐姆的緊密耦合差分線，有助于確保耦合噪聲以共模形式出現(xiàn)，并被接收器拒絕。LVDS互連需要進(jìn)行端接，對于點(diǎn)對點(diǎn)應(yīng)用，端接電阻應(yīng)位于負(fù)載端，標(biāo)稱值為100歐姆。

7. 引腳說明

SCAN926260的引腳涵蓋了電源、輸入、輸出和控制等多個方面。不同的引腳具有不同的功能，例如電源引腳（DVDD、PVDD、AVDD）為不同的電路部分提供電源，輸入引腳（RINn±、REFCLK等）接收數(shù)據(jù)和時鐘信號，輸出引腳（ROUTn[0:9]、RCLK[0:5]等）輸出解串后的數(shù)據(jù)和恢復(fù)的時鐘，控制引腳（PWRDWNn、MS_PWRDWN、REN等）用于控制芯片的工作狀態(tài)。

8. 總結(jié)

SCAN926260是一款功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越的六通道1:10總線LVDS解串器，具有多種工作模式、測試模式和電源管理功能，適用于各種工業(yè)和通信應(yīng)用。在設(shè)計過程中，工程師需要充分考慮其工作模式、電源管理、噪聲容限和電路布局等方面的因素，以確保芯片的正常運(yùn)行和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。你在使用SCAN926260的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。