探索DS90CR287/DS90CR288A：高性能LVDS芯片组的技术剖析

在电子工程师的设计世界里，选择合适的芯片组对于实现高效数据传输至关重要。DS90CR287/DS90CR288A这组+3.3V上升沿数据选通LVDS 28位通道链路芯片，凭借其出色的性能和特性，成为解决EMI和电缆尺寸问题的理想方案。今天，我们就来深入剖析这组芯片的技术细节，为大家的设计工作提供参考。

文件下载：DS90CR287MTDX NOPB.pdf

芯片概述

DS90CR287是发射器，它能将28位的LVCMOS/LVTTL数据转换为四个LVDS（低电压差分信号）数据流，同时通过第五个LVDS链路并行传输一个锁相发射时钟。每一个发射时钟周期，28位输入数据都会被采样并传输。而DS90CR288A作为接收器，可将四个LVDS数据流转换回28位的LVCMOS/LVTTL数据。在85MHz的发射时钟频率下，每个LVDS数据通道以595Mbps的速率传输28位TTL数据，数据吞吐量可达2.38Gbit/s（297.5Mbytes/sec）。

芯片特性

性能卓越

• 宽时钟支持：支持20至85MHz的移位时钟，为不同应用场景提供了灵活的时钟选择。
• 高数据吞吐量：最高可达2.38Gbps的吞吐量和297.5Mbytes/sec的带宽，满足高速数据传输需求。
• 低功耗设计：有效降低系统功耗，延长设备续航时间。

  信号质量佳

• 低EMI：采用345mV（典型）摆幅的LVDS器件，减少电磁干扰，提高系统稳定性。
• 50%占空比输出时钟：确保接收器输出时钟的稳定性。
• 窄总线设计：减少电缆尺寸和成本，同时降低信号干扰。

  兼容性强

• 符合LVDS标准：上升沿数据选通与TIA/EIA - 644 LVDS标准兼容，方便与其他设备集成。
• 引脚兼容：TSSOP版本与现有的5V通道链路发射器/接收器对（DS90CR283、DS90CR284）向后兼容，便于系统升级。

电气特性

绝对最大额定值

了解芯片的绝对最大额定值对于确保芯片的安全使用至关重要。DS90CR287/DS90CR288A的电源电压范围为 - 0.3V至 + 4V，CMOS/TTL输入和输出电压范围为 - 0.5V至（VCC + 0.3V），LVDS接收器输入和驱动器输出电压范围同样为 - 0.3V至（VCC + 0.3V）。此外，芯片的结温最高可达 + 150°C，存储温度范围为 - 65°C至 + 150°C。

推荐工作条件

为了保证芯片的最佳性能，建议在3.0至3.6V的电源电压、 - 10至 + 70°C的工作温度以及0至2.4V的接收器输入范围内使用。同时，电源噪声电压应控制在100mVPP以内。

电气参数

芯片的电气参数涵盖了LVCMOS/LVTTL直流规格、LVDS驱动器直流规格、LVDS接收器直流规格、发射器电源电流和接收器电源电流等多个方面。例如，LVDS驱动器的差分输出电压典型值为250至290mV，偏移电压为1.125至1.375V；发射器在不同时钟频率下的电源电流也有所不同，85MHz时的典型值为42至60mA。

开关特性

发射器开关特性

发射器的开关特性包括LVDS高低电平转换时间、输入时钟转换时间、输出脉冲位置、时钟周期、高低时间、建立和保持时间、时钟延迟以及锁相环设置时间等。例如，LVDS低到高和高到低的转换时间典型值为0.75至1.5ns，输入时钟周期为11.76至50ns。

接收器开关特性

接收器的开关特性与发射器类似，包括CMOS/TTL高低电平转换时间、输入选通位置、时钟周期、高低时间、建立和保持时间、时钟延迟以及锁相环设置时间等。接收器输入选通位置在不同位上有不同的取值，如位0在85MHz时钟频率下的取值范围为0.49至1.19ns。

应用信息

系统升级

从5V系统升级到3.3V系统时，需要将5V电源供应改为3.3V，并为VCC、LVDS VCC和PLL VCC提供该电源。同时，发射器的输入和控制输入为3.3V TTL/CMOS电平，不支持5V电压。接收器的掉电功能启用时，输出将锁定为逻辑低电平。

电缆选择

在数据传输应用中，电缆的选择至关重要。DS90CR287/DS90CR288A芯片组需要支持差分LVDS对的电缆，28位芯片组需要五对信号线。理想的电缆/连接器接口应具有恒定的100Ω差分阻抗，并且电缆偏斜应保持在140ps以下（@85MHz时钟速率）。常见的电缆类型包括扁平带状电缆、柔性电缆、双绞线和双同轴电缆，不同类型的电缆适用于不同的应用场景。

布局设计

为了充分发挥LVDS的噪声和EMI降低优势，在电路板布局时应注意差分线的布局。差分对的线路应相邻，以消除其他信号的噪声干扰，并充分利用差分信号的噪声抵消特性。同时，应尽量保持差分对信号走线的长度相等，减少阻抗不连续性，如减少过孔数量和避免90度走线。

输入处理

发射器的TxIN和控制引脚输入与LVTTL和LVCMOS电平兼容，但不支持5V电压。未使用的发射器TxIN输入可以接地或不连接，而接收器的RxOUT输出未使用时应保持浮空。

终端匹配

使用电流模式驱动器时，需要在接收器输入两端连接一个终端电阻。DS90CR287/DS90CR288A芯片组通常需要在接收器输入的每个差分对上连接一个100Ω的电阻，电阻的实际值应根据电缆的差分模式特性阻抗进行选择。

去耦电容

为了减少开关噪声对性能的影响，建议在每个VCC和接地平面之间连接三个并联的去耦电容，电容值分别为0.1μF、0.01μF和0.001μF。在电路板空间有限的情况下，应优先对PLL VCC进行滤波和去耦。

时钟抖动和输入时钟

芯片组采用PLL生成和恢复通过LVDS接口传输的时钟，时钟抖动会影响LVDS串行数据流的采样窗口。因此，应确保发射器的时钟输入为干净的低噪声信号，并对每个VCC进行单独的旁路接地，以减少传递到PLL的噪声。此外，在芯片启用时，输入时钟应始终存在；如果时钟停止，应使用PWR DOWN引脚禁用PLL。

总结

DS90CR287/DS90CR288A芯片组以其高性能、低功耗和良好的兼容性，为电子工程师提供了一个可靠的高速数据传输解决方案。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择电缆、优化电路板布局、处理输入输出和时钟信号，以充分发挥芯片组的优势。希望通过本文的介绍，能帮助大家更好地理解和应用这组芯片，为设计出更优秀的电子系统提供参考。

大家在使用DS90CR287/DS90CR288A芯片组的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流。