SN65LV1023A-EP與SN65LV1224B-EP：10 - 66MHz LVDS 串行器/解串器的深度剖析

在高速數(shù)據(jù)傳輸領域，LVDS（低壓差分信號）技術憑借其低功耗、高抗干擾能力等優(yōu)勢，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來詳細探討一下德州儀器（TI）的SN65LV1023A - EP和SN65LV1224B - EP這兩款10 - 66MHz的10位LVDS串行器/解串器芯片組。

文件下載：sn65lv1224b-ep.pdf

一、特性亮點

1. 穩(wěn)定可靠的基線控制

這兩款芯片采用了單一裝配/測試站點和單一制造站點的設計，確保了產(chǎn)品的一致性和可靠性。同時，它們具備 - 55°C至125°C的擴展溫度性能，能夠在惡劣的環(huán)境條件下穩(wěn)定工作。此外，還提供了增強的制造源減少（DMS）支持和產(chǎn)品變更通知，讓工程師們在使用過程中更加放心。

2. 低功耗設計

在66MHz的工作頻率下，芯片組的功耗典型值小于450mW，這對于需要長時間運行的設備來說，能夠有效降低能源消耗，延長電池續(xù)航時間。

3. 快速同步與鎖定功能

支持同步模式，能夠?qū)崿F(xiàn)更快的鎖定。通過發(fā)送特定的同步模式，解串器可以在確定的時間內(nèi)鎖定到串行器的信號，確保數(shù)據(jù)的準確傳輸。同時，還配備了鎖定指示器，方便工程師實時監(jiān)控設備的工作狀態(tài)。

4. 無需外部元件

PLL（鎖相環(huán)）無需外部元件，簡化了電路設計，減少了電路板的面積和成本。

5. 靈活的封裝選擇

提供28引腳的SSOP和節(jié)省空間的5×5mm QFN封裝，滿足不同應用場景的需求。

6. 可編程邊緣觸發(fā)

時鐘具有可編程邊緣觸發(fā)功能，可根據(jù)實際應用靈活調(diào)整數(shù)據(jù)的采樣時機。

7. 易于PCB布局

采用直通式引腳排列，方便進行PCB布局，減少了布線的復雜性。

二、功能描述

1. 工作狀態(tài)

芯片組具有初始化模式、同步模式、數(shù)據(jù)傳輸模式、掉電模式和高阻抗模式五種工作狀態(tài)。

初始化模式

在施加電源電壓$V{CC}$后，芯片的輸出進入高阻抗狀態(tài)，片上上電電路禁用內(nèi)部電路。當$V{CC}$達到2.45V時，每個設備的PLL開始鎖定到本地時鐘。串行器的本地時鐘是外部提供的發(fā)送時鐘（TCLK），解串器則需要在REFCLK引腳施加本地時鐘。

同步模式

解串器的PLL必須與串行器同步才能接收有效數(shù)據(jù)。同步可以通過兩種方式實現(xiàn)：

• 快速同步：串行器能夠發(fā)送特定的同步模式，由六個1和六個0以輸入時鐘速率切換組成。通過SYNC1和SYNC2輸入選擇發(fā)送同步模式，接收到有效的SYNC1或SYNC2脈沖（寬于6個時鐘周期）后，會發(fā)送1026個周期的同步模式。
• 隨機鎖定同步：解串器可以在不需要串行器發(fā)送特殊同步模式的情況下鎖定到數(shù)據(jù)流，支持開環(huán)應用和熱插拔功能。不過，由于數(shù)據(jù)流的特性，鎖定時間會有所變化，無法準確預測。

數(shù)據(jù)傳輸模式

初始化和同步完成后，串行器從輸入$D{INO}-D{IN 9}$接收并行數(shù)據(jù)，使用TCLK輸入鎖存數(shù)據(jù)。根據(jù)TCLK_R/F引腳選擇的時鐘邊緣，對數(shù)據(jù)進行采樣，并在內(nèi)部添加起始位和停止位，將數(shù)據(jù)幀化后以12倍TCLK頻率從串行數(shù)據(jù)輸出（DO±）發(fā)送。

掉電模式

當不需要數(shù)據(jù)傳輸時，可以使用掉電模式降低功耗。串行器和解串器進入掉電狀態(tài)后，PLL停止工作，輸出進入高阻抗狀態(tài)，將負載電流禁用，電源電流降低到毫安級。退出掉電模式后，需要重新初始化和同步設備。

高阻抗模式

當DEN引腳為低電平時，串行器進入高阻抗模式，驅(qū)動輸出引腳（DO +和DO -）進入高阻抗狀態(tài)；當REN引腳為低電平時，解串器進入高阻抗模式，接收器輸出引腳$R{outo}-R{outg}$和RCLK進入高阻抗狀態(tài)。

2. 同步模式生成（SN65LV1023A）

同步模式生成的工作方式如下：當SYNC1或SYNC2保持高電平至少6T（$T = 1$個參考時鐘周期）后，會在串行線上生成10 - 26T的同步模式。在這10 - 26個周期的同步模式傳輸期間，不需要保持SYNC1或SYNC2為高電平。

同步模式生成有兩種使用情況：

• 情況一：SYNC1或SYNC2保持高電平至少6T，但不超過10 - 26T時，同步模式生成器僅生成一次10 - 26T的同步模式，串行線上跟隨同步模式的數(shù)據(jù)應反映并行輸入。
• 情況二：SYNC1或SYNC2連續(xù)保持高電平至少1038T時，理論上應該能觀察到連續(xù)的同步模式。但實際情況中，如果SYNC1或SYNC2保持高電平1039T，設備會連續(xù)生成2052T（$= 10 - 26T + 10 - 26T$）的同步模式。

三、電氣特性與參數(shù)

1. 絕對最大額定值

了解芯片的絕對最大額定值對于確保設備的安全運行至關重要。例如，$V{CC}$到GND的電壓范圍為 - 0.3V至4V，LVTTL輸入和輸出電壓范圍為 - 0.3V至（$V{CC}+0.3V$），LVDS接收器和驅(qū)動器的輸入輸出電壓范圍為 - 0.3V至3.9V等。超過這些額定值可能會導致設備永久性損壞。

2. 推薦工作條件

在推薦的工作條件下使用芯片，可以保證其性能的穩(wěn)定性和可靠性。例如，DVCC和AVCC的電壓范圍應在3V至3.6V之間，雖然內(nèi)部將它們分開，但只要兩者都在該范圍內(nèi)，$|DVCC - AVCC|$的差異不會影響芯片的正常工作。

3. 電氣特性

包括LVCMOS/LVTTL直流規(guī)格、LVDS直流規(guī)格、串行器和解串器的電源電流等參數(shù)。這些參數(shù)為工程師在設計電路時提供了重要的參考依據(jù)，例如在選擇電源和計算功耗時，需要考慮這些電氣特性。

4. 時序要求與開關特性

串行器和解串器的時鐘周期、高低時間、輸入轉(zhuǎn)換時間、抖動等時序要求，以及LVDS輸出的轉(zhuǎn)換時間、數(shù)據(jù)建立和保持時間等開關特性，對于確保數(shù)據(jù)的準確傳輸和設備的正常工作至關重要。工程師在設計時鐘電路和數(shù)據(jù)傳輸路徑時，需要根據(jù)這些特性進行合理的布局和布線。

四、應用信息

1. 差分走線與終端匹配

芯片的性能受到傳輸介質(zhì)特性的影響。建議使用受控阻抗介質(zhì)，并在傳輸線的接收端使用與介質(zhì)特性阻抗匹配的終端電阻。采用平衡電纜（如雙絞線或緊密排列的差分走線）可以減少共模噪聲的影響，同時保持電纜或走線的長度匹配，有助于減少偏斜。

2. 拓撲結構

串行器可以采用多種拓撲結構進行工作，常見的有單端接點對點連接、多點連接和多串行器/解串器在同一差分總線上的多點配置。不同的拓撲結構具有不同的特點和應用場景，工程師需要根據(jù)實際需求進行選擇。

五、總結

SN65LV1023A - EP和SN65LV1224B - EP這兩款芯片組在高速數(shù)據(jù)傳輸領域具有出色的性能和豐富的功能。它們的低功耗、快速同步、靈活的工作模式以及易于布局等特點，使其成為了眾多應用場景的理想選擇。在實際設計過程中，工程師需要充分了解芯片的特性和參數(shù)，根據(jù)具體的應用需求進行合理的電路設計和布局，以確保設備的穩(wěn)定性和可靠性。

各位工程師朋友們，在使用這兩款芯片的過程中，你們遇到過哪些問題或者有什么獨特的應用經(jīng)驗呢？歡迎在評論區(qū)分享交流！