深度解析DS90URxxx - Q1：5MHz至43MHz DC平衡24位FPD - Link II串行器和解串器芯片組

在汽車電子和顯示應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?、穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。DS90URxxx - Q1芯片組作為一款專為特定需求設(shè)計(jì)的串行器和解串器，為數(shù)據(jù)傳輸提供了出色的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款芯片組。

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一、產(chǎn)品概述

DS90URxxx - Q1芯片組由DS90UR241串行器和DS90UR124解串器組成，它能夠?qū)?4位并行總線轉(zhuǎn)換為帶有嵌入式時(shí)鐘信息的全透明數(shù)據(jù)/控制FPD - Link II LVDS串行流。該芯片組支持18位色深的顯示器，適用于汽車級(jí)應(yīng)用，通過AEC - Q100 2級(jí)認(rèn)證。

二、主要特性

2.1 數(shù)據(jù)處理與傳輸

• 接口壓縮：實(shí)現(xiàn)24:1的接口壓縮，減少了數(shù)據(jù)傳輸路徑，降低了系統(tǒng)成本。通過將24位并行數(shù)據(jù)壓縮為單路串行流，減少了PCB層數(shù)、電纜寬度以及連接器的尺寸和引腳數(shù)量。
• DC平衡與嵌入式時(shí)鐘：采用嵌入式時(shí)鐘和DC平衡技術(shù)，支持AC耦合數(shù)據(jù)傳輸。這種設(shè)計(jì)消除了并行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘路徑之間的偏斜問題，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴＠?，在長(zhǎng)距離傳輸中，DC平衡技術(shù)能夠有效減少信號(hào)的直流偏移，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確接收。
• 傳輸距離：能夠驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)達(dá)10米的屏蔽雙絞線電纜，滿足了許多實(shí)際應(yīng)用中的長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸需求。

2.2 電氣性能與兼容性

• 像素時(shí)鐘范圍：支持5MHz至43MHz的像素時(shí)鐘，適用于多種不同分辨率和刷新率的顯示應(yīng)用。
• ESD防護(hù)：滿足ISO 10605 ESD標(biāo)準(zhǔn)，具有大于8kV的HBM ESD結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了芯片在復(fù)雜電磁環(huán)境下的可靠性。
• 熱插拔支持：支持熱插拔功能，方便系統(tǒng)的安裝和維護(hù)，提高了系統(tǒng)的靈活性。

2.3 低功耗與EMI抑制

• 低功耗設(shè)計(jì)：通過優(yōu)化電路設(shè)計(jì)和采用低功耗的LVDS信號(hào)技術(shù)，降低了系統(tǒng)的功耗。例如，在待機(jī)模式下，芯片的功耗顯著降低，延長(zhǎng)了設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。
• EMI抑制：串行器接受擴(kuò)頻輸入，在串行鏈路上進(jìn)行數(shù)據(jù)隨機(jī)化和混洗，解串器提供可調(diào)的PTO（漸進(jìn)開啟）LVCMOS輸出，有效降低了電磁干擾。

2.4 內(nèi)置測(cè)試與功能模式

• 內(nèi)置自測(cè)試（BIST）：具備@Speed BIST功能，可驗(yàn)證LVDS傳輸路徑，無需額外的測(cè)試設(shè)備，方便系統(tǒng)的生產(chǎn)測(cè)試和故障診斷。
• 多種功能模式：支持多種功能模式，如電源關(guān)閉模式、三態(tài)模式等，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

三、詳細(xì)描述

3.1 初始化與鎖定機(jī)制

芯片組在數(shù)據(jù)傳輸前需要進(jìn)行初始化，即同步串行器和解串器的PLL。當(dāng)VDD達(dá)到約2.2V時(shí)，串行器的PLL開始鎖定輸入時(shí)鐘（TCLK），解串器則通過鎖定串行數(shù)據(jù)流中的嵌入式時(shí)鐘來完成初始化。在這個(gè)過程中，解串器可以在不需要特殊訓(xùn)練模式或同步字符的情況下鎖定數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)真正的“即插即用”。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)通過TCLK輸入到串行器，TRFB引腳可選擇TCLK的觸發(fā)沿。串行器輸出（DOUT±）用于驅(qū)動(dòng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，同時(shí)傳輸CLK1、CLK0、DCA、DCB四個(gè)開銷位。CLK1和CLK0作為嵌入式時(shí)鐘位，DCB用于直流平衡控制，DCA用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性。

3.3 重新同步與電源管理

如果解串器失去鎖定，它會(huì)自動(dòng)嘗試重新鎖定。當(dāng)嵌入式時(shí)鐘邊緣未被檢測(cè)到時(shí)，PLL會(huì)失去鎖定，解串器會(huì)進(jìn)入重新鎖定狀態(tài)。芯片組支持電源關(guān)閉模式，通過TPWDNB和解串器的RPWDNB引腳控制。在電源關(guān)閉模式下，PLL停止工作，輸出進(jìn)入三態(tài)，降低了功耗。

3.4 三態(tài)與預(yù)加重

串行器在DEN或TPWDNB引腳為低電平時(shí)進(jìn)入三態(tài)，解串器在REN或RPWDNB引腳為低電平時(shí)進(jìn)入三態(tài)。DS90UR241具有預(yù)加重功能，通過PRE引腳和外部電阻設(shè)置預(yù)加重電平，可補(bǔ)償長(zhǎng)距離或有損傳輸介質(zhì)的信號(hào)衰減。

3.5 AC耦合與終端匹配

芯片組支持AC耦合互連，通過在LVDS信號(hào)路徑中插入外部AC耦合電容實(shí)現(xiàn)。接收器輸入級(jí)具有內(nèi)置的AC偏置網(wǎng)絡(luò)，將內(nèi)部VCM設(shè)置為+1.8V。為了控制反射和完成電流回路，需要在串行器輸出和解串器輸入處使用100Ω的終端電阻。

3.6 信號(hào)質(zhì)量增強(qiáng)與BIST測(cè)試

解串器的SLEW引腳可控制LVCMOS輸出的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，PTOSEL引腳可選擇漸進(jìn)開啟模式，減少EMI。芯片組的BIST功能通過BISTEN和BISTM引腳控制，可檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中的位錯(cuò)誤，并通過PASS引腳報(bào)告測(cè)試結(jié)果。

四、應(yīng)用信息

4.1 顯示應(yīng)用

DS90URxxx - Q1芯片組適用于主機(jī)（圖形處理器）和顯示器之間的接口，支持18位色深（RGB666）和高達(dá)1280×480的顯示格式。在RGB666配置中，可通過串行鏈路傳輸18個(gè)顏色位、像素時(shí)鐘和3個(gè)控制位。

4.2 典型應(yīng)用連接

在典型應(yīng)用中，串行器的LVDS輸出使用100Ω終端電阻和100nF耦合電容，旁路電容放置在電源引腳附近。系統(tǒng)GPO控制TPWDNB引腳，TRFB引腳設(shè)置為高電平以在TCLK的上升沿鎖存數(shù)據(jù)。解串器的連接方式類似，通過RRFB引腳選擇時(shí)鐘觸發(fā)沿，SLEW引腳控制輸出驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。

五、電源與布局建議

5.1 電源供應(yīng)

芯片組設(shè)計(jì)為從3.3V的輸入核心電壓供電，部分電路提供獨(dú)立的電源和接地引腳，以隔離不同電路部分的開關(guān)噪聲。在某些情況下，可以使用外部濾波器為敏感電路（如PLL）提供干凈的電源。

5.2 布局指南

PCB布局應(yīng)提供低噪聲的電源饋送，分離高頻或高電平的輸入和輸出，以減少雜散噪聲的拾取。使用薄介質(zhì)（2至4密耳）的電源/接地夾層可提高電源系統(tǒng)性能，外部旁路電容應(yīng)包括RF陶瓷和鉭電解電容。LVDS互連應(yīng)使用100Ω的耦合差分對(duì)，遵循S/2S/3S規(guī)則，減少過孔數(shù)量，保持走線平衡。

六、總結(jié)

DS90URxxx - Q1芯片組憑借其出色的性能和豐富的功能，為汽車電子和顯示應(yīng)用提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇芯片的工作模式和參數(shù)，同時(shí)注意電源供應(yīng)和PCB布局，以充分發(fā)揮芯片的優(yōu)勢(shì)。大家在使用這款芯片組的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。