高速差分線路接收器SN55LVDS32 - SP的深度解析

在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娮釉O(shè)計(jì)領(lǐng)域，差分信號(hào)技術(shù)憑借其出色的抗干擾能力和高速傳輸特性，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來深入探討一款來自德州儀器（TI）的高速差分線路接收器——SN55LVDS32 - SP。

文件下載：sn55lvds32-sp.pdf

一、SN55LVDS32 - SP的特性亮點(diǎn)

1. 高可靠性認(rèn)證

SN55LVDS32 - SP通過了QML - V認(rèn)證（SMD 5962 - 97621），這意味著它在太空和高可靠性應(yīng)用中能夠穩(wěn)定工作，為對(duì)可靠性要求極高的場(chǎng)景提供了堅(jiān)實(shí)保障。

2. 低功耗設(shè)計(jì)

該接收器采用單3.3 - V電源供電，典型功耗僅為60 mW（每個(gè)接收器在最大數(shù)據(jù)速率下），有效降低了系統(tǒng)的整體功耗，符合現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)低功耗的追求。

3. 高速信號(hào)處理能力

它專為高達(dá)100 Mbps的信號(hào)速率設(shè)計(jì)，典型傳播延遲時(shí)間僅為2.1 ns，能夠快速準(zhǔn)確地處理高速差分信號(hào)，滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

4. 高ESD保護(hù)

總線終端ESD保護(hù)超過8 kV，有效防止靜電對(duì)芯片的損害，提高了器件的穩(wěn)定性和可靠性。

5. 多種特性保障

具備低電壓TTL（LVTTL）邏輯輸入電平、開路故障安全功能以及冷備用功能，適用于需要冗余設(shè)計(jì)的太空和高可靠性應(yīng)用。

二、工作原理與應(yīng)用場(chǎng)景

1. 工作原理

SN55LVDS32實(shí)現(xiàn)了低壓差分信號(hào)（LVDS）的電氣特性，將5 - V差分標(biāo)準(zhǔn)電平（如EIA/TIA - 422B）的輸出電壓降低，從而減少功耗、提高開關(guān)速度，并允許在3.3 - V電源軌下工作。在輸入共模電壓范圍內(nèi)，只要差分輸入電壓達(dá)到±100 mV，四個(gè)差分接收器中的任何一個(gè)都能提供有效的邏輯輸出狀態(tài)。

2. 應(yīng)用場(chǎng)景

該器件適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和多點(diǎn)（一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和多個(gè)接收器）的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸介質(zhì)可以是印刷電路板走線、背板或電纜。不過，最終的數(shù)據(jù)傳輸速率和距離取決于傳輸介質(zhì)的衰減特性以及環(huán)境噪聲的耦合情況。

三、關(guān)鍵參數(shù)與性能指標(biāo)

1. 絕對(duì)最大額定值

• 電源電壓范圍：- 0.5 V至4 V
• 輸入電壓范圍：使能和輸出為 - 0.5 V至Vcc + 0.5 V，A或B為 - 0.5 V至4 V
• 連續(xù)總功耗：參考功耗額定表
• 引腳溫度：距離管殼1.6 mm處10秒內(nèi)不超過260℃
• 存儲(chǔ)溫度范圍：- 65℃至150℃

2. 推薦工作條件

• 電源電壓：3 V至3.6 V
• 高電平輸入電壓：使能端為2 V
• 低電平輸入電壓：使能端不超過0.8 V
• 差分輸入電壓幅值：0.1 V至0.6 V
• 共模輸入電壓：與差分輸入電壓和電源電壓有關(guān)
• 工作溫度范圍：- 55℃至125℃

3. 電氣特性

• 差分輸入電壓閾值：正向最大±100 mV，在 - 55℃時(shí) |VITH| = 200 mV
• 輸出電壓：高電平輸出電壓（IOH = – 8 mA）為2.4 V，低電平輸出電壓（IOL = 8 mA）為0.4 V
• 電源電流：使能且無負(fù)載時(shí)，典型值為10 mA
• 輸入電流：不同輸入電壓下的取值范圍有所不同

4. 開關(guān)特性

• 傳播延遲時(shí)間：低到高電平輸出典型值為2.3 ns，高到低電平輸出典型值為2.2 ns
• 通道間輸出偏斜：典型值為0.1 ns
• 差分輸出信號(hào)上升和下降時(shí)間：分別為0.6 ns和0.7 ns

四、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 與RS - 422數(shù)據(jù)的配合使用

當(dāng)接收來自TIA/EIA - 422線路驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)時(shí)，可以在TIA/EIA - 644線路接收器前添加一個(gè)衰減電路。在低接地噪聲條件下（接地噪聲小于±1 V），可以使用電阻分壓器電路將422差分信號(hào)衰減到LVDS電平。但如果接地噪聲是一個(gè)問題，則需要修改電路以衰減共模電壓。

2. 典型應(yīng)用電路

• 電容配置：在VCC和接地平面之間放置0.1 - μF和0.001 - μF的Z5U陶瓷、云母或聚苯乙烯介質(zhì)的0805尺寸芯片電容，并盡量靠近器件端子。
• 終端電阻：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)。
• 未使用使能輸入：根據(jù)需要將未使用的使能輸入連接到VCC或GND。

3. 故障安全設(shè)計(jì)

當(dāng)信號(hào)對(duì)上沒有差分電壓時(shí)，LVDS接收器的輸出邏輯狀態(tài)可能不確定。但TI的LVDS接收器在開路輸入電路情況下有特殊處理，通過300 - kΩ電阻將信號(hào)對(duì)的每條線拉至接近VCC，并使用與門檢測(cè)這種情況，強(qiáng)制輸出為高電平。

4. 冷備用功能

在冷備用系統(tǒng)中，備用設(shè)備在未供電時(shí)應(yīng)呈現(xiàn)高輸入阻抗，以避免消耗過多功率。在設(shè)備斷電時(shí)，VCC必須接地，并且施加的I/O電壓應(yīng)在推薦的工作條件范圍內(nèi)。

五、總結(jié)與思考

SN55LVDS32 - SP作為一款高性能的高速差分線路接收器，憑借其豐富的特性和出色的性能，在高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和要求，合理選擇器件參數(shù)，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，對(duì)于差分信號(hào)技術(shù)在不同環(huán)境下的應(yīng)用，我們還需要不斷探索和實(shí)踐，以應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)。大家在使用SN55LVDS32 - SP或其他類似器件時(shí)，遇到過哪些問題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。