SCAN92LV090：9通道總線LVDS收發(fā)器的技術(shù)剖析

在高速、低功耗的專有背板或電纜接口設(shè)計中，總線LVDS收發(fā)器起著至關(guān)重要的作用。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（TI）的SCAN92LV090 9通道總線LVDS收發(fā)器，探討它的特性、應(yīng)用以及設(shè)計要點。

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一、產(chǎn)品概述

SCAN92LV090A是一系列專門為高速、低功耗專有背板或電纜接口設(shè)計的總線LVDS收發(fā)器之一。該設(shè)備采用單一3.3V電源供電，包含九個差分線路驅(qū)動器和九個接收器。為了減少總線負(fù)載，驅(qū)動器輸出和接收器輸入內(nèi)部相連，邏輯側(cè)的獨立I/O支持回環(huán)功能。此外，其引腳排列便于PCB布線，可實現(xiàn)引腳與連接器之間的短截線連接。

二、產(chǎn)品特性

電氣特性

• IEEE 1149.1（JTAG）兼容：支持JTAG標(biāo)準(zhǔn)，方便進(jìn)行邊界掃描測試。
• 低功耗CMOS設(shè)計：在實現(xiàn)高速信號傳輸?shù)耐瑫r，有效降低功耗。
• 高信號速率能力：能夠支持超過100 Mbps的信號速率。
• 寬共模范圍：$V_{ID}$為200mV時，共模范圍為0.1V至2.3V。
• 高接收器靈敏度：±100 mV的接收器靈敏度，確保信號的準(zhǔn)確接收。
• 故障安全支持：支持端口引腳的開路和端接故障安全模式。
• 低總線負(fù)載：每個總線LVDS負(fù)載的典型電容為5 pF。
• 雙端接應(yīng)用設(shè)計：平衡的輸出阻抗，適用于雙端接應(yīng)用。

封裝特性

產(chǎn)品提供64引腳LQFP封裝和NFBGA封裝，滿足不同的應(yīng)用需求。在電源關(guān)閉（$V_{CC}=0V$）時，總線引腳呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，有助于保護(hù)電路。

三、工作原理

驅(qū)動器

驅(qū)動器將3V TTL電平（單端）轉(zhuǎn)換為差分總線LVDS（BLVDS）輸出電平，實現(xiàn)高速運行，同時降低功耗和電磁干擾（EMI）。差分信號還能提供±1V的共模噪聲抑制能力。

接收器

接收器閾值在±1V共模范圍內(nèi)小于±100 mV，可將差分總線LVDS信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)（TTL/CMOS）電平。

四、引腳說明

五、電氣特性

絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于確保器件的安全運行至關(guān)重要。例如，電源電壓（$V_{CC}$）的最大值為4.0V，ESD（HBM 1.5kΩ,100 pF）大于4.5kV等。

推薦工作條件

在推薦的工作條件下，器件能夠發(fā)揮最佳性能。例如，電源電壓（$V_{CC}$）范圍為3.0V至3.6V，工作環(huán)境溫度范圍為-40°C至+85°C。

直流電氣特性

包括輸出差分電壓、偏移電壓、驅(qū)動器輸出高低電壓等參數(shù)，這些參數(shù)對于評估器件的直流性能非常重要。

交流電氣特性

涉及差分驅(qū)動器和接收器的時序要求，如差分傳播延遲、轉(zhuǎn)換時間等。在設(shè)計高速電路時，需要特別關(guān)注這些參數(shù)，以確保信號的準(zhǔn)確傳輸。

六、應(yīng)用信息

PCB設(shè)計建議

• 多層板設(shè)計：建議使用至少4層PCB板，分別用于總線LVDS信號、接地、電源和TTL信號。
• 元件布局：將驅(qū)動器和接收器盡量靠近總線LVDS端口側(cè)的連接器，減少信號傳輸延遲。
• 電源旁路：對每個總線LVDS器件進(jìn)行旁路，并在電源平面之間使用分布式大容量電容。在每個$V{CC}$和接地引腳之間并聯(lián)兩到三個高頻多層陶瓷（MLC）表面貼裝電容（0.1 μF, 0.01 μF, 0.001 μF），并使用多個過孔連接$V{CC}$和接地平面到旁路電容的焊盤。
• 終端電阻：選擇與傳輸線差分阻抗匹配的終端電阻。
• 未使用輸入處理：將未使用的總線LVDS接收器輸入開路（浮空），并限制未使用輸入的走線長度小于0.5英寸。
• 信號隔離：將TTL信號與總線LVDS信號隔離，減少干擾。

媒體（連接器或背板）選擇

使用受控阻抗媒體，確保背板和連接器具有匹配的差分阻抗。

功能模式選擇

通過DE和RE引腳可以選擇不同的工作模式，如驅(qū)動器模式、接收器模式、三態(tài)模式和回環(huán)模式。

七、邊界掃描電路

SCAN92LV090具有兩種獨特的掃描測試模式，每種模式需要根據(jù)測試訪問級別和故障覆蓋目標(biāo)選擇不同的BSDL模型。在Mode0模式下，只能通過1149.1兼容協(xié)議訪問每個收發(fā)器的TTL輸入和輸出；在Mode1模式下，TTL輸入和輸出以及差分LVDS I/O都包含在掃描鏈中。

八、總結(jié)

SCAN92LV090是一款功能強(qiáng)大的9通道總線LVDS收發(fā)器，具有高速、低功耗、兼容性好等優(yōu)點。在設(shè)計過程中，我們需要充分考慮其電氣特性、應(yīng)用要求和PCB設(shè)計要點，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。希望本文能為電子工程師在使用SCAN92LV090進(jìn)行設(shè)計時提供一些有價值的參考。大家在實際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。