SN75LVDS32與SN75LVDS9637高速差分線接收器：設(shè)計(jì)與應(yīng)用指南

在高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，低電壓差分信號(hào)（LVDS）技術(shù)憑借其低功耗、高速度和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。德州儀器（TI）的SN75LVDS32和SN75LVDS9637高速差分線接收器，就是LVDS技術(shù)的典型代表。本文將深入探討這兩款接收器的特點(diǎn)、性能參數(shù)以及應(yīng)用場景，為電子工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中提供參考。

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一、產(chǎn)品概述

SN75LVDS32和SN75LVDS9637是兩款實(shí)現(xiàn)了LVDS電氣特性的差分線接收器。它們滿足或超越了ANSI TIA/EIA - 644標(biāo)準(zhǔn)的要求，能夠在單3.3V電源下工作，最高信號(hào)傳輸速率可達(dá)155Mbps。差分輸入閾值最大為±100mV，輸出為低電壓TTL（LVTTL）邏輯電平，具有開路故障保護(hù)功能，工作溫度范圍為0°C至70°C。

二、產(chǎn)品特性

2.1 低電壓差分信號(hào)技術(shù)

LVDS技術(shù)通過降低輸出電壓電平，將5V差分標(biāo)準(zhǔn)電平（如EIA/TIA - 422B）降低，從而減少了功耗，提高了開關(guān)速度，并允許在3.3V電源軌下工作。在輸入共模電壓范圍內(nèi)，任何一個(gè)差分接收器在±100mV的差分輸入電壓下都能提供有效的邏輯輸出狀態(tài)，輸入共模電壓范圍允許兩個(gè)LVDS節(jié)點(diǎn)之間存在1V的接地電位差。

2.2 故障保護(hù)功能

這兩款接收器的一個(gè)重要特性是開路故障保護(hù)。當(dāng)輸入電路開路（如驅(qū)動(dòng)器處于高阻抗?fàn)顟B(tài)或電纜斷開）時(shí)，接收器會(huì)通過300kΩ電阻將信號(hào)對的每條線拉至接近VCC。故障保護(hù)功能使用一個(gè)輸入電壓閾值約為2.3V的與門來檢測這種情況，并強(qiáng)制輸出為高電平，確保在差分輸入電壓小于100mV時(shí)輸出仍然有效。

2.3 高速性能

SN75LVDS32和SN75LVDS9637在推薦工作條件下具有出色的開關(guān)特性。例如，傳播延遲時(shí)間（tpLH和tpHL）典型值為2.1ns，最大值為6ns；脈沖偏斜（tsk(p)）典型值為0.6ns，最大值為1.5ns；通道間輸出偏斜（tsk(o)）典型值為0.7ns，最大值為1.5ns。這些參數(shù)保證了在高速數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

三、電氣特性

3.1 輸入輸出閾值

正差分輸入電壓閾值（VITH+）最大為100mV，負(fù)差分輸入電壓閾值（VITH -）最小為 - 100mV。高電平輸出電壓（VoH）在IoH = - 8mA時(shí)最小為2.4V，低電平輸出電壓（VoL）在IoL = 8mA時(shí)最大為0.4V。

3.2 電源電流

SN75LVDS32在啟用且無負(fù)載時(shí)，電源電流（Icc）典型值為10mA，最大值為18mA；禁用時(shí)，典型值為0.25mA，最大值為0.5mA。SN75LVDS9637在無負(fù)載時(shí)，電源電流典型值為5.5mA，最大值為10mA。

3.3 輸入輸出電流

輸入電流（I1）在不同輸入電壓下有不同的取值范圍，例如在Vj = 0時(shí)，范圍為 - 2μA至20μA；在Vj = 2.4V時(shí)，范圍為 - 1.2μA至 - 3μA。電源關(guān)閉時(shí)輸入電流（I(OFF)）在Vcc = 0，V = 3.6V時(shí)，典型值為6μA，最大值為20μA。

四、應(yīng)用場景

4.1 與RS - 422數(shù)據(jù)配合使用

當(dāng)需要接收來自TIA/EIA - 422線路驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)時(shí)，可以在LVDS接收器前添加一個(gè)衰減電路。如果發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的接地噪聲小于±1V，可以使用一個(gè)簡單的電阻分壓器電路將422差分信號(hào)衰減到LVDS電平。電阻分壓器電路可以提供100Ω的總差分負(fù)載，以匹配傳輸線的特性阻抗，并將422差分輸出信號(hào)從最大6V降低到600mV。

4.2 高速點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸

這兩款接收器通常用于接地差異小于1V的高速點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。它們可以與RS - 422、PECL和IEEE - P1596等接口互操作，在不使用高功率和雙電源的情況下接近ECL的速度。

4.3 典型應(yīng)用電路

在典型應(yīng)用電路中，需要在VCC和接地平面之間放置一個(gè)0.1μF和一個(gè)0.001μF的Z5U陶瓷、云母或聚苯乙烯介質(zhì)的0805尺寸芯片電容，并且電容應(yīng)盡可能靠近器件端子。終端電阻值應(yīng)與傳輸介質(zhì)的標(biāo)稱特性阻抗匹配，誤差在±10%以內(nèi)。未使用的使能輸入應(yīng)根據(jù)需要連接到VCC或GND。

五、注意事項(xiàng)

5.1 絕對最大額定值

在使用這兩款接收器時(shí)，需要注意絕對最大額定值。例如，電源電壓范圍為 - 0.5V至4V，輸入電壓范圍為 - 0.5V至Vcc + 0.5V，存儲(chǔ)溫度范圍為 - 65°C至150°C等。超過這些額定值可能會(huì)導(dǎo)致器件損壞或影響其可靠性。

5.2 布局和布線

在PCB布局和布線時(shí)，應(yīng)盡量減少信號(hào)傳輸路徑的長度和干擾。差分信號(hào)線應(yīng)保持等長、平行，并盡量靠近，以減少信號(hào)延遲和偏斜。同時(shí)，應(yīng)合理放置去耦電容，以確保電源的穩(wěn)定性。

六、總結(jié)

SN75LVDS32和SN75LVDS9637高速差分線接收器以其低功耗、高速率和出色的抗干擾能力，為高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用提供了可靠的解決方案。電子工程師在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用場景和要求，合理選擇和使用這兩款接收器，并注意相關(guān)的注意事項(xiàng)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似的問題？對于這兩款接收器的使用，你有什么獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)或見解嗎？歡迎在評論區(qū)分享。