《SN65LVDS109与SN65LVDS117：LVDS重复器的卓越之选》

《SN65LVDS109与SN65LVDS117：LVDS重复器的卓越之选》

在电子设计领域，数据传输的高效性、稳定性与精确性一直是工程师们追求的目标。今天，我们聚焦于德州仪器（TI）推出的两款高性能芯片：SN65LVDS109和SN65LVDS117，它们作为双4端口和双8端口LVDS重复器，在数据传输领域展现出了非凡的性能。

文件下载：sn65lvds109.pdf

一、产品概述

SN65LVDS109和SN65LVDS117的主要应用场景是在约100Ω受控阻抗介质上进行点对点或点对多点（分布式单工）基带数据传输，这些介质可以是印刷电路板走线、背板或电缆。其独特之处在于，大量驱动器集成在同一硅基板上，结合平衡信号的低脉冲偏斜特性，能够为重复信号提供极其精确的时序对齐，这在实现系统时钟和数据分配树方面具有显著优势。

这两款芯片具有诸多突出特性：

• 高速数据传输：典型数据信号速率可达400 Mbps，时钟频率可达400 MHz。
• 低电压差分信号：典型输出电压为350 mV，负载为100Ω，具备低功耗、低噪声发射、高抗噪声能力和高开关速度等特性。
• 宽温度范围：可在 -40°C至85°C的环境温度下稳定工作。
• 兼容性强：与LVDS、PECL、LVPECL、LVTTL、LVCMOS、GTL、BTL、CTT、SSTL或HSTL输出通过外部终端网络实现电气兼容。
• 低功耗：在所有端口启用且驱动输出频率为200 MHz时，总功耗通常小于500 mW。
• ESD保护：总线引脚的ESD保护超过12 kV，有效增强了芯片的可靠性。

二、产品结构与功能

SN65LVDS109和SN65LVDS117均配置为两个相同的组，每个组有一个差分线路接收器连接到四个（SN65LVDS109）或八个（SN65LVDS117）差分线路驱动器。输出以成对形式排列，每个输出对都有单独的使能控制，同时还提供了一个全局使能控制所有输出。这种设计使得工程师能够灵活控制每个输出对，以满足不同的应用需求。

三、技术参数详解

1. 绝对最大额定值

参数	数值
电源电压范围（Vcc）	-0.5V至4V
输入电压范围（使能输入）	-0.5V至6V
输入电压范围（A, B, Y或Z）	-0.5V至4V
静电放电（A, B, Y, Z和GND）	3类，A: 12 kV，B: 500V
连续功耗	见功耗额定表
存储温度范围	-65°C至150°C
引脚温度（距离外壳1.6 mm，持续10秒）	260°C

在实际应用中，工程师必须严格遵守这些绝对最大额定值，以避免芯片受到永久性损坏。

2. 推荐工作条件

参数	最小值	标称值	最大值	单位
Vcc（电源电压）	3	3.3	3.6	V
VIH（高电平输入电压）	2			V
VIL（低电平输入电压）			0.8	V
Vj或Vic（任何总线端子电压）	0		Vcc - 0.8	V
TA（工作环境温度）	-40		85	°C

这些推荐工作条件是确保芯片正常工作和性能稳定的关键，工程师在设计电路时应将其作为重要参考。

3. 电气特性

在电气特性方面，芯片的各项参数表现出色。例如，差分输出电压幅度典型值为340 mV，稳态共模输出电压范围在1.125V至1.375V之间。同时，芯片在不同状态下的电源电流、输入电流、输出电流等参数也都经过了精确的设计和测试，以满足各种应用场景的需求。

4. 开关特性

开关特性是衡量芯片性能的重要指标之一。SN65LVDS109和SN65LVDS117的传播延迟时间短，上升和下降时间快，脉冲偏斜、输出偏斜、组偏斜和器件间偏斜等参数都控制在极小的范围内，确保了信号的精确传输和时序对齐。

四、应用信息

1. 故障安全功能

在差分信号应用中，当信号对上没有差分电压时，系统的响应是一个常见问题。TI的LVDS接收器采用了独特的故障安全设计，当出现开路情况（如驱动器处于高阻抗状态或电缆断开）时，接收器会通过300 kΩ电阻将信号对的每条线路拉至接近VCC。通过一个输入电压阈值约为2.3 V的与门检测这种情况，并强制输出为高电平，无论差分输入电压如何，从而确保在特定条件下，即使差分输入电压幅度小于100 mV，接收器输出仍然有效。

2. 时钟分配

这两款芯片在时钟和数据信号分配方面解决了许多常见问题，如信号间的过度偏斜、长信号路径上的噪声拾取、高功耗、信号路径的启用或禁用控制以及未端接线的辐射消除等。在同一硅芯片上对两个相关信号进行缓冲和分割，能够最大程度地减少信号之间时序关系的失真，相比在单独设备中进行这些操作，可显著降低不受控的时序偏斜。同时，LVDS信号技术在输入和输出端的应用，提供了优于单端I/O技术的共模和噪声容限，并且功耗更低。

工程师可以利用每个输出对的使能输入来打开或关闭任何路径，这对于防止未端接信号线的信号辐射非常重要，例如在替换电路板或设备时。此外，在需要冗余路径以提高可靠性的情况下，各个组的使能控制也不可或缺。

3. 输入电平转换

LVDS接收器还可用于接收各种其他类型的逻辑信号。文档中提供了SSTL、HSTL、GTL、BTL、LVPECL、PECL、CMOS和TTL等信号的终端电路示例，工程师可以根据具体需求进行选择和设计。

五、封装与使用注意事项

SN65LVDS109采用38引脚的DBT封装，SN65LVDS117采用64引脚的DGG封装。这两款芯片在储存和处理过程中，由于其内置的ESD保护有限，应将引脚短接或将设备放置在导电泡沫中，以防止MOS栅极受到静电损坏。

在电子工程师的设计过程中，SN65LVDS109和SN65LVDS117以其高性能、灵活性和可靠性，为数据传输和时钟分配等应用提供了理想的解决方案。然而，在实际应用中，工程师仍需根据具体需求和应用场景，合理选择和使用这些芯片，并严格遵守相关的技术参数和使用注意事项，以确保系统的稳定运行和性能优化。大家在使用这两款芯片的过程中，有没有遇到过什么独特的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享。