SNx5LVDSxx高速差分線驅動器：特性、應用與設計要點

在電子設計領域，高速數據傳輸一直是一個關鍵需求。LVDS（低電壓差分信號）技術因其低功耗、高速度和抗干擾能力強等優點，在眾多應用中得到了廣泛應用。今天，我們就來詳細探討一下德州儀器（TI）的SN55LVDS31、SN65LVDS31、SN65LVDS3487和SN65LVDS9638這幾款高速差分線驅動器。

文件下載：sn65lvds9638.pdf

一、產品概述

SNx5LVDSxx系列設備是雙通道和四通道LVDS線路驅動器，它們采用單一電源供電，標稱電壓為3.3V，電壓范圍可低至3V，高至3.6V。輸入信號為LVTTL信號，輸出則是符合LVDS標準（TIA/EIA - 644A）的差分信號。這種低差分輸出電壓能有效降低輻射能量，并且差分輸出特性使其對共模耦合信號具有很強的抗干擾能力。

這些驅動器旨在驅動100Ω的傳輸線，該傳輸線可以是印刷電路板（PCB）或電纜互連。當傳輸線終端負載與互連的特性阻抗匹配時，能實現最佳的信號質量和功率傳輸。

二、產品特性

（一）電氣特性

1. 輸出電壓：在使能狀態下，任何一個電流模式驅動器在100Ω負載上的最小差分輸出電壓幅度為247mV，典型輸出電壓為350mV。
2. 上升和下降時間：典型輸出電壓上升和下降時間為500ps（400Mbps），這使得驅動器能夠實現高速信號傳輸。
3. 傳播延遲時間：典型傳播延遲時間為1.7ns，有助于保證信號的快速響應。
4. 功耗：在200MHz時，每個驅動器的典型功耗為25mW，低功耗特性適合對功率要求較高的應用。
5. ESD保護：總線終端ESD保護超過8kV，能有效保護設備免受靜電放電的損害。

（二）其他特性

1. 高阻抗輸出：當驅動器禁用或(V_{CC}=0)時，驅動器輸出處于高阻抗狀態，避免對其他電路產生干擾。
2. 引腳兼容性：引腳與AM26LS31、MC3487和μA9638兼容，方便進行電路升級和替換。
3. 冷備用功能：適用于對冗余性有要求的空間和高可靠性應用。

三、應用領域

（一）無線基礎設施

在無線通信系統中，高速數據傳輸和低功耗是關鍵需求。SNx5LVDSxx驅動器能夠滿足這些要求，可用于基站、無線接入點等設備中，實現數據的可靠傳輸。

（二）電信基礎設施

在電信網絡中，需要處理大量的數據和高速信號。這些驅動器可以應用于交換機、路由器等設備，確保數據的高速準確傳輸。

（三）打印機

打印機需要快速傳輸圖像和文本數據，SNx5LVDSxx驅動器能夠提供高速的信號傳輸能力，提高打印機的打印速度和質量。

四、設計要點

（一）電源供應

驅動器可在3V至3.6V的單一電源下工作。在設計時，要確保電源的穩定性，建議使用旁路電容來減少電源噪聲。例如，可根據公式(C{chip }=left(frac{Delta I{Maximum Stop Change Supply Current }}{Delta V{Maximum Power Supply Noise }}right) × T{Rake Time })來計算旁路電容的值。

（二）互連介質

互連介質可以是雙絞線、同軸電纜、扁平帶狀電纜或PCB走線。其標稱特性阻抗應在100Ω至120Ω之間，變化不超過10%。在PCB設計中，可采用微帶線或帶狀線結構來實現LVDS信號的傳輸。

（三）終端電阻

為了確保信號的最佳傳輸，終端電阻應與傳輸線的特性阻抗匹配。對于100Ω阻抗的傳輸線，終端電阻應在90Ω至110Ω之間，并盡可能靠近接收器放置。

（四）布局設計

1. 傳輸線選擇：如果可能，建議將LVDS信號路由在微帶傳輸線上。微帶線雖然容易受到輻射和干擾的影響，但可以根據整體噪聲預算和反射允許范圍來指定(Z_{0})的公差。
2. 介質和板層選擇：FR - 4或等效材料通常能滿足LVDS信號的性能要求。對于上升或下降時間小于500ps的TTL/CMOS信號，建議使用介電常數接近3.4的材料，如Rogers? 4350或Nelco N4000 - 13。在板層設計上，可采用至少兩層獨立的信號層，以減少TTL/CMOS與LVDS之間的串擾。
3. 走線間距：差分對之間應緊密耦合，以實現電磁場的抵消。同時，差分對的電氣長度應相同，以確保平衡，減少信號偏斜和反射問題。對于相鄰的單端走線，可采用3 - W規則來確定走線間距。

五、總結

SNx5LVDSxx高速差分線驅動器具有出色的電氣性能和豐富的特性，適用于多種高速數據傳輸應用。在設計過程中，我們需要充分考慮電源供應、互連介質、終端電阻和布局設計等因素，以確保驅動器能夠發揮最佳性能。希望通過本文的介紹，能幫助電子工程師更好地理解和應用這些驅動器，設計出更加高效、穩定的電路系統。

大家在使用這些驅動器的過程中，有沒有遇到過什么問題或者有什么獨特的設計經驗呢？歡迎在評論區分享交流。