探索DS90C241和DS90C124：5 - 35MHz DC平衡24位FPD - Link II串行器与解串器

在电子设计领域，数据传输的高效性和稳定性一直是我们关注的重点。今天，我们来深入探讨一下德州仪器（TI）的DS90C241和DS90C124芯片组，这是一款适用于5 - 35MHz时钟频率的DC平衡24位FPD - Link II串行器与解串器，在汽车显示和远程摄像等应用中具有出色的表现。

文件下载：ds90c124.pdf

1. 特性亮点

1.1 数据传输与时钟嵌入

该芯片组支持5 - 35MHz的时钟嵌入和DC平衡的24:1及1:24数据传输，能够将24位并行总线转换为带有嵌入时钟信息的LVDS串行流，有效解决了并行数据和时钟路径之间的偏斜问题，简化了数据传输。

1.2 预加重功能

用户可通过LVDS输出端的外部电阻选择预加重驱动能力，增强信号在长距离传输中的强度，最多可驱动10米的屏蔽双绞线电缆。

1.3 时钟边缘选择

在发射器和接收器上，用户都可以选择并行数据的时钟边缘，增加了设计的灵活性。

1.4 其他特性

内部DC平衡编码和解码支持AC耦合接口，无需外部编码；发射器和接收器都有独立的电源控制；接收器具有嵌入式时钟CDR，无需外部参考时钟源；还具备LOCK输出标志确保接收器端的数据完整性等。

2. 应用场景

2.1 汽车领域

广泛应用于汽车中央信息显示屏、汽车仪表盘显示屏、汽车平视显示器以及基于远程摄像头的驾驶员辅助系统等。

2.2 其他场景

适用于需要长距离、高速数据传输的场景，如工业控制、安防监控等。

3. 详细规格

3.1 绝对最大额定值

包括电源电压、输入输出电压、LVDS接收器输入电压、LVDS驱动器输出电压等的最大额定值，使用时需严格遵守，避免设备损坏。

3.2 ESD额定值

具备较高的ESD耐受性，如人体模型（HBM）可达±8000V，能有效抵抗静电放电对设备的影响。

3.3 推荐工作条件

电源电压推荐在3 - 3.6V之间，时钟频率为5 - 35MHz，工作温度范围为 - 40°C至105°C。

3.4 电气特性

涵盖LVCMOS和LVTTL的直流规格、LVDS的直流规格、串行器和解串器的电源电流等参数，为电路设计提供了详细的参考。

3.5 开关特性

包括串行器和解串器的各种切换时间、延迟时间等，这些参数对于确保数据传输的准确性和及时性至关重要。

4. 功能描述

4.1 初始化和锁定机制

在数据传输前，需要对串行器和解串器的PLL进行同步初始化。串行器锁定输入时钟源后，解串器再与之同步，当解串器的CDR锁定嵌入式时钟时，LOCK引脚置高，输出有效数据。

4.2 数据传输

数据通过TCLK输入到串行器，可通过TRFB引脚选择时钟边沿。串行器输出的LVDS信号包含24位数据和4位控制位，以28倍TCLK频率传输。解串器提取嵌入式时钟信息，恢复时钟和数据。

4.3 重新同步

如果解串器失去锁定，会自动尝试重新锁定，通过监测时钟信息和验证数据完整性来恢复正常工作。

4.4 预加重功能

通过在PRE引脚连接外部电阻来启用预加重功能，可补偿长距离或有损传输介质的影响，提高信号质量。但预加重的强度需要根据具体应用进行调整，避免过度预加重带来的问题。

4.5 AC耦合和端接

支持AC耦合互连，通过在LVDS信号路径中插入外部AC耦合电容实现。解串器输入级设计为AC耦合，提供内置AC偏置网络。接收器端接有多种选择，可根据不同的应用场景和噪声环境进行选择。

5. 典型应用

5.1 显示应用

适用于主机（图形处理器）和显示器之间的接口，支持18位色深（RGB666）和高达800×480的显示格式。

5.2 典型电路设计

在典型应用中，LVDS输出使用100Ω端接和100nF耦合电容，旁路电容靠近电源引脚放置。通过系统GPO控制TPWDNB和RPWDNB引脚，实现电源管理。

5.3 设计要点

• 电源供应：使用薄电介质的电源和接地层，减少电源噪声。外部旁路电容选择RF陶瓷和钽电解电容，注意电容的放置和参数选择。
• 布局设计：采用至少四层板，将LVCMOS信号与LVDS线路分开，使用紧密耦合的100Ω差分线进行LVDS互连，减少噪声干扰。
• 噪声裕度：考虑各种因素对解串器噪声裕度的影响，如串行器的TCLK抖动、电源噪声，传输介质的ISI和VCM噪声，解串器的电源噪声等。
• 传输介质：可采用PCB走线或双绞线电缆进行传输，确保传输介质两端的端接匹配。
• 实时插拔：支持实时插拔应用，解串器能够在实时插入事件中自动锁定随机数据。

6. 总结

DS90C241和DS90C124芯片组为我们提供了一种高效、可靠的24位数据传输解决方案。其丰富的特性和广泛的应用场景，使其在汽车电子、工业控制等领域具有很大的优势。在设计过程中，我们需要充分考虑其规格参数、功能特点和应用要求，合理进行电路设计和布局，以确保系统的稳定性和性能。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。