深度解析DS90CR287/DS90CR288A：高速數據傳輸的理想選擇

在高速數據傳輸領域，如何高效、穩定地傳輸數據一直是工程師們面臨的重要挑戰。德州儀器（TI）的DS90CR287/DS90CR288A芯片組，憑借其出色的性能和特性，成為解決電磁干擾（EMI）和電纜尺寸問題的理想方案。今天，我們就來詳細探討一下這對芯片組。

文件下載：ds90cr287.pdf

芯片概述

DS90CR287是一個發送器，它能夠將28位的LVCMOS/LVTTL數據轉換為四個LVDS（低電壓差分信號）數據流。同時，一個鎖相的發送時鐘會通過第五個LVDS鏈路與數據流并行傳輸。每一個發送時鐘周期，28位的輸入數據都會被采樣并發送出去。 而DS90CR288A作為接收器，它的任務是將四個LVDS數據流轉換回28位的LVCMOS/LVTTL數據。在85MHz的發送時鐘頻率下，每個LVDS數據通道的TTL數據傳輸速率可達595Mbps，使用85MHz時鐘時，數據吞吐量更是高達2.38Gbit/s（297.5Mbytes/sec）。

特性亮點

高性能數據處理

• 寬頻率支持：支持20到85MHz的移位時鐘，能夠適應不同的應用場景。
• 高吞吐量：最高可達2.38Gbps的吞吐量和297.5Mbytes/sec的帶寬，滿足高速數據傳輸的需求。

  穩定的時鐘輸出

• 50%占空比：接收器輸出時鐘具有50%的占空比，保證了數據傳輸的穩定性。

  低功耗設計

• 低功耗消耗：在保證高性能的同時，能夠有效降低功耗，延長設備的使用壽命。

  良好的兼容性

• 符合標準：與TIA/EIA - 644 LVDS標準兼容，方便與其他設備進行集成。

  其他優勢

• 窄總線設計：減少了電纜的尺寸和成本。
• 低EMI：345mV（典型值）的擺幅LVDS器件，有效降低了電磁干擾。
• 無需外部組件：PLL不需要外部組件，簡化了設計。

電氣特性

絕對最大額定值

在使用芯片時，我們需要關注其絕對最大額定值，以確保設備的安全。DS90CR287/DS90CR288A的絕對最大額定值包括：

• 電源電壓（VCC）： - 0.3V到 + 4V
• CMOS/TTL輸入電壓： - 0.5V到（VCC + 0.3V）
• LVDS接收器輸入電壓： - 0.3V到（VCC + 0.3V）等。 需要注意的是，“絕對最大額定值”是指超出這些值后，設備的安全性無法得到保證，但并不意味著設備應該在這些極限條件下運行。

推薦工作條件

為了使芯片能夠正常工作，我們需要遵循推薦的工作條件。例如，電源電壓（VCC）的范圍為3.0 - 3.6V，典型值為3.3V；工作自由空氣溫度（TA）的范圍為 - 10 - + 70°C，典型值為 + 25°C等。

電氣參數

芯片的電氣參數包括LVCMOS/LVTTL直流規格、LVDS驅動器直流規格、LVDS接收器直流規格、發送器電源電流和接收器電源電流等。這些參數對于我們了解芯片的性能和進行電路設計非常重要。例如，LVDS驅動器的差分輸出電壓（VOD）在RL = 100Ω時，典型值為250 - 290mV，最大值為450mV。

開關特性

發送器開關特性

發送器的開關特性包括LVDS高低電平轉換時間、輸入時鐘轉換時間、輸出脈沖位置、時鐘周期、高低時間、建立和保持時間、時鐘延遲、鎖相環設置時間和電源關斷延遲等。這些特性決定了發送器在數據傳輸過程中的響應速度和穩定性。例如，LVDS低到高的轉換時間（LLHT）典型值為0.75 - 1.5ns。

接收器開關特性

接收器的開關特性與發送器類似，包括CMOS/TTL高低電平轉換時間、輸入選通位置、時鐘周期、高低時間、建立和保持時間、時鐘延遲、鎖相環設置時間和電源關斷延遲等。接收器的輸入選通位置對于準確采樣數據非常關鍵，例如在85MHz時鐘頻率下，接收器輸入選通位置（RSPos0）的范圍為 - 0.20 - 0.20ns。

應用信息

系統升級注意事項

如果要從5V系統升級到3.3V系統，我們需要注意以下幾點：

• 電源更改：將5V電源供應改為3.3V，并將該電源提供給VCC、LVDS VCC和PLL VCC。
• 輸入電平：發送器的輸入和控制輸入為3.3V TTL/CMOS電平，不支持5V。
• 接收器特性：接收器的電源關斷功能啟用時，會將接收器輸出鎖定為邏輯低電平。

電纜選擇

電纜的選擇對于數據傳輸的性能至關重要。DS90CR287/DS90CR288A芯片組需要支持差分LVDS對的電纜接口，28位芯片組需要五對信號線。理想的電纜/連接器接口應具有恒定的100Ω差分阻抗，并且電纜的偏斜應保持在140ps以下（@ 85MHz時鐘速率）。常見的電纜類型包括扁平帶狀電纜、柔性電纜、雙絞線和雙同軸電纜等。不同的電纜適用于不同的應用場景，例如扁平帶狀電纜、柔性電纜和雙絞線通常適用于短距離點對點應用，而雙同軸電纜則適用于短距離和長距離應用。

接收器故障安全特性

接收器具有輸入故障安全偏置電路，能夠保證在接收器輸入浮動或端接時輸出穩定。在這種情況下，接收器輸入將處于高電平狀態。如果有時鐘信號存在，數據輸出將全部為高電平；如果時鐘輸入也浮動/端接，數據輸出將保持在最后一個有效狀態。

電路板布局

為了充分發揮LVDS的抗噪和降低EMI的優勢，我們需要注意電路板的布局。差分線對的線路應始終相鄰，以消除其他信號的干擾，并充分利用差分信號的噪聲抵消特性。同時，應盡量保持差分對信號跡線的長度相等，減少阻抗不連續性。

其他設計要點

在設計過程中，我們還需要注意以下幾點：

• 輸入兼容性：TxIN和控制引腳輸入與LVTTL和LVCMOS電平兼容，但不支持5V。
• 終端電阻：通常需要在接收器輸入的每個差分對上連接一個100Ω的電阻，以匹配電纜的差分模式特性阻抗。
• 去耦電容：建議在每個VCC和接地平面之間使用三個并聯的去耦電容，以減少開關噪聲的影響。
• 時鐘抖動：確保發送器的輸入時鐘為干凈的低噪聲信號，以減少時鐘抖動對數據采樣的影響。
• 電源排序和關斷模式：發送器的輸出在電源達到2V之前保持三態，時鐘和數據輸出在VCC達到3V且電源關斷引腳高于1.5V后10ms開始切換。

總結

DS90CR287/DS90CR288A芯片組以其高性能、低功耗、良好的兼容性和豐富的特性，為高速數據傳輸提供了一個優秀的解決方案。在實際應用中，我們需要根據具體的需求和條件，合理選擇芯片的工作參數和外圍電路，以確保系統的穩定性和可靠性。同時，在設計過程中要充分考慮各種因素，如電纜選擇、電路板布局、時鐘抖動等，以提高系統的性能。你在使用這類芯片組時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。