探索DS90LV004：四通道1.5Gbps LVDS缓冲器/中继器的卓越性能

在高速数据传输的领域中，LVDS（低压差分信号）技术凭借其低功耗、低噪声和高数据速率等优势，成为了众多应用的首选。今天，我们就来深入了解一款由德州仪器（TI）推出的四通道1.5Gbps LVDS缓冲器/中继器——DS90LV004。

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一、DS90LV004概述

DS90LV004是一款功能强大的四通道1.5Gbps LVDS缓冲器/中继器。它具有高速数据路径和直通式引脚布局，能够有效减少内部设备抖动，简化电路板布局。同时，其可配置的预加重功能可以克服有损背板和电缆带来的ISI（码间干扰）抖动影响，确保信号的稳定传输。

二、DS90LV004的特性亮点

1. 高速数据传输

每个通道的数据速率高达1.5Gbps，能够满足大多数高速数据传输应用的需求。

2. 可配置预加重

可配置的预加重功能可以驱动有损背板和电缆，有效减少信号在传输过程中的失真。这对于长距离或有损传输介质来说尤为重要，能够显著提高信号的质量和可靠性。

3. 低输出偏斜和抖动

低输出偏斜和抖动保证了信号的准确性和稳定性，减少了数据传输中的错误率。

4. 多种输入兼容性

支持LVDS、CML（电流模式逻辑）和LVPECL（低压正发射极耦合逻辑）等多种输入类型，具有很强的通用性。

5. 片上终端电阻

片上集成了100Ω的输入和输出终端电阻，不仅提高了信号的完整性，还减少了外部元件的使用，节省了电路板空间。

6. ESD保护

LVDS输出具有12kV的ESD（静电放电）保护，增强了设备的可靠性和稳定性，降低了因静电放电而损坏设备的风险。

7. 低功耗设计

采用单3.3V电源供电，功耗极低，符合现代电子设备对节能的要求。

8. 宽温度范围

适用于工业级温度范围（-40°C至+85°C），能够在恶劣的环境条件下正常工作。

9. 小封装尺寸

采用小尺寸的TQFP封装，节省了电路板空间，便于在小型设备中使用。

10. 评估套件

提供评估套件，方便工程师进行测试和开发，加快产品的上市时间。

三、引脚说明

DS90LV004的引脚功能丰富，涵盖了差分输入、差分输出、数字控制接口和电源等方面。以下是一些主要引脚的说明：

1. 差分输入引脚

• IN0+、IN0-至IN3+、IN3-：分别为四个通道的差分输入引脚，用于接收LVDS信号。

  2. 差分输出引脚

• OUT0+、OUT0-至OUT3+、OUT3-：分别为四个通道的差分输出引脚，输出LVDS信号。需要注意的是，LVDS输出不支持多点或多分支（BLVDS）环境，其输出特性针对点对点背板和电缆应用进行了优化。

  3. 数字控制接口引脚

• PWDN：硬件电源关断模式控制引脚，低电平有效。当该引脚为低电平时，设备进入电源关断模式，所有输入和输出缓冲器以及内部偏置电路将被关闭，输出呈高阻态。
• PEM0、PEM1：预加重控制输入引脚，用于选择所有通道的预加重级别，可选择关闭、低、中、高四个级别。

  4. 电源引脚

• VDD：电源引脚，电压为3.3V±5%。
• GND：接地引脚，为LVDS和CMOS电路提供接地参考。

四、电气特性

1. 绝对最大额定值

了解设备的绝对最大额定值对于确保设备的安全使用至关重要。DS90LV004的绝对最大额定值包括电源电压、输入电压、输出电压、输出短路电流、结温、存储温度等参数。例如，电源电压范围为-0.3V至+4.0V，LVDS输出短路电流为-90mA，结温最高可达+150°C。

2. 推荐工作条件

为了保证设备的最佳性能，建议在推荐工作条件下使用。DS90LV004的推荐工作条件包括电源电压（3.15V至3.45V）、输入电压（0V至Vcc）、输出电压（0V至Vcc）和工作温度（工业级-40°C至+85°C）。

3. 电气参数

文档中详细列出了DS90LV004在不同条件下的电气参数，如LVTTL直流规格、LVDS输入直流规格、LVDS输出直流规格、电源电流、开关特性等。这些参数对于电路设计和性能评估具有重要的参考价值。例如，在LVDS输出直流规格中，差分输出电压（0%预加重）在250mV至600mV之间，输出失调电压在1.05V至1.475V之间。

五、功能描述

1. 内部终端电阻

DS90LV004在输入和输出端都集成了100Ω的终端电阻。输入终端电阻跨接在差分对上，使接收器终端尽可能靠近设备的输入级；输出终端电阻用于减少近端串扰（NEXT）的影响，但不能替代接收设备输入端的100Ω终端电阻。这种集成式终端电阻设计提高了信号的完整性，减少了外部元件的数量，节省了电路板空间。

2. 输出特性

其输出特性针对点对点背板和电缆应用进行了优化，不适合用于多点或多分支信号传输。在实际应用中，需要根据具体的传输需求选择合适的连接方式。

3. 电源关断模式

通过PWDN输入引脚可以激活硬件电源关断模式。当进入电源关断模式时，所有输入和输出缓冲器以及内部偏置电路将被关闭，输出呈高阻态。退出电源关断模式时，需要一定的时间来开启带隙参考和输入/输出缓冲电路，具体延迟时间可参考LVDS输出开关特性。

4. 预加重功能

预加重功能可以显著减少长距离或有损传输介质带来的ISI抖动。通过PEM0和PEM1两个引脚可以选择所有输出的预加重级别，包括关闭、低、中、高四个级别。具体的选择对应关系如下表所示：	PEM1	PEM0	预加重级别
0	0	关闭
0	1	低
1	0	中
1	1	高

5. 输入故障安全偏置

在开路条件下，可以使用外部上拉和下拉电阻来提供足够的偏移，实现输入故障安全功能。将正LVDS输入引脚通过上拉电阻连接到VDD，负LVDS输入引脚通过下拉电阻连接到GND。上拉和下拉电阻的阻值应在5kΩ至15kΩ之间，以减少对驱动器的负载和波形失真。理想情况下，共模偏置点应设置为约1.2V（小于1.75V），以与内部电路兼容。更多信息可参考应用笔记AN - 1194 “Failsafe Biasing of LVDS Interfaces”（SNLA051）。

6. 输入和输出接口

DS90LV004可以接受差分信号，并支持简单的AC或DC耦合。由于其具有较宽的共模范围，因此可以与所有常见的差分驱动器（如LVPECL、LVDS、CML）进行DC耦合。其输出信号符合LVDS标准，可以与大多数常见的差分接收器进行DC耦合。在实际应用中，建议在实施接口之前查看相应接收器的数据手册，以确保兼容性。

六、典型性能特性

文档中给出了DS90LV004的典型性能特性图表，包括动态电源电流和总抖动等参数。这些图表是在特定条件下（如VCC = 3.3V，TA = +25°C，VID = 0.5V，VCM = 1.2V）测量得到的，对于评估设备在不同工作条件下的性能具有重要的参考价值。例如，在运行PRBS 23 - 1模式时，总抖动的测量结果可以帮助工程师了解设备在高速数据传输时的稳定性。

七、总结

DS90LV004是一款性能卓越的四通道1.5Gbps LVDS缓冲器/中继器，具有高速数据传输、可配置预加重、低功耗、宽温度范围等众多优点。其丰富的功能和良好的电气特性使其在高速数据传输领域具有广泛的应用前景。在实际设计中，工程师可以根据具体的应用需求，合理选择引脚配置、预加重级别等参数，以充分发挥DS90LV004的性能优势。同时，要注意遵循设备的绝对最大额定值和推荐工作条件，确保设备的安全可靠运行。大家在使用DS90LV004的过程中，有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的应用场景呢？欢迎在评论区分享交流。