MAX9169/MAX9170：4端口LVDS和LVTTL到LVDS中继器解析

在高速数据和时钟分配的应用场景中，低抖动、低电压差分信号（LVDS）技术显得尤为重要。今天我们就来详细了解一下MAXIM推出的MAX9169/MAX9170这两款4端口LVDS和LVTTL到LVDS中继器。

文件下载：MAX9169.pdf

一、产品概述

MAX9169/MAX9170是低抖动、低电压差分信号LVDS/LVTTL到LVDS的中继器，适用于需要高速数据或时钟分配，同时要尽量降低功耗、空间占用和噪声的应用。MAX9169接受单个LVDS输入，MAX9170接受单个LVTTL输入，它们都能将输入信号复制到四个LVDS输出端。每个差分输出可驱动100Ω负载，能在传输线上实现点对点的信号分配，且在接收器输入端采用100Ω终端匹配。这两款产品与SN65LVDS104和SN65LVDS105引脚兼容，并且在脉冲偏斜性能上有所提升。

二、关键特性

低脉冲偏斜和抖动

• 超低温150ps（最大）的脉冲偏斜和200psP - P（最大）的附加确定性抖动，能确保在对时序误差高度敏感的高速链路中实现可靠通信，特别是那些包含时钟和数据恢复或串行器和解串器的链路。
• 8psRMS（最大）的附加随机抖动，进一步保证了信号的稳定性。

高速数据传输

• 高达630Mbps的数据速率，满足高速应用的需求。
• 在3.0V至3.6V的工作电源范围内，通道间偏斜小于120ps。

低功耗

• MAX9169的最大电源电流为30mA，MAX9170为25mA，相比同类产品有15%的改进。

符合标准

LVDS输入和输出符合ANSI EIA/TIA - 644标准。

故障保护

MAX9169具有故障保护功能，当输入未驱动、开路、终端匹配或短路时，输出会置为高电平。

多种封装

提供16引脚TSSOP和SO封装，工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C。

三、应用领域

• 点对点基带数据传输：确保数据在不同设备间的高速、可靠传输。
• 蜂窝电话基站：满足基站对高速数据处理和传输的要求。
• 分插复用器：实现信号的灵活分配和复用。
• 数字交叉连接：提高网络的灵活性和可靠性。
• 网络交换机/路由器：加速数据转发和交换。
• 背板互连：在背板上实现高速数据传输。
• 时钟分配：为系统提供稳定的时钟信号。

四、电气特性

直流电气特性

在特定的工作条件下（(V{CC}=3.0V)至3.6V，(R{L}=100Ω±1%)，EN = 高，MAX9169差分输入电压(vert V{ID}vert=0.05V)至1.2V等），对LVDS输入、LVTTL/LVCMOS输入、LVDS输出和电源等参数进行了详细规定。例如，LVDS输入的差分输入高阈值为5 - 50mV，低阈值为 - 50 - - 5mV；LVDS输出的差分输出电压为250 - 450mV等。

交流电气特性

同样在特定条件下（(V{CC}=3.0V)至3.6V，(R{L}=100Ω±1%)，(C_{L}=10pF)等），规定了上升时间、下降时间、附加确定性抖动、附加随机抖动、差分传播延迟、脉冲偏斜、通道间偏斜等参数。例如，上升时间和下降时间为0.6 - 1.2ns，附加确定性抖动最大为200ps等。

五、引脚说明

MAX9169和MAX9170的引脚功能有所不同。MAX9169有EN1 - EN4用于输出使能，IN + 和IN - 为差分LVDS输入；MAX9170的IN为5V容忍的LVTTL/LVCMOS数据输入。具体引脚功能可参考文档中的引脚描述表格。

六、详细工作原理

LVDS技术优势

LVDS是一种用于点对点和多点数据通信的信号方法，符合ANSI TIA/EIA - 644和IEEE 1596.3标准。它使用比其他常见标准更低的电压摆幅，能在降低功耗的同时实现更高的数据速率，还能减少电磁干扰（EMI）发射和系统对噪声的敏感性。

中继器工作方式

MAX9169/MAX9170通过电流转向配置产生2.5mA至4.5mA的输出电流。这种方式能减少接地反弹和直通电流，提高噪声容限和系统速度性能。输出在禁用或设备未供电时为高阻抗，且具有短路电流限制功能。

故障保护电路

MAX9169的故障保护电路在差分输入开路、未驱动且短路或未驱动且终端匹配时，会将输出置为高电平。这能避免在输入未驱动时，输入噪声导致输出误切换，确保系统的可靠性。

七、应用注意事项

电源旁路

使用高频表面贴装陶瓷0.1µF和0.001µF电容并联，尽可能靠近设备对VCC进行旁路，且小电容要最靠近VCC引脚，并使用多个并联过孔以减少寄生电感。

布线和连接

• 使用具有匹配特性阻抗的受控阻抗走线、电缆和连接器。
• 差分对的走线要靠近，以确保噪声以共模方式耦合。
• 匹配差分对走线的电气长度，减少对间偏斜，避免磁场抵消性能下降。
• 保持差分对走线间距恒定，减少差分阻抗不连续性。
• 尽量减少过孔数量，防止阻抗不连续性。
• 避免使用不平衡电缆，如带状电缆，优先选择平衡电缆，如双绞线。

终端匹配

MAX9169/MAX9170的LVDS输出适用于100Ω负载，但也能驱动90Ω至132Ω的负载。在被驱动的接收器处，终端电阻应与互连的差分特性阻抗匹配，并靠近接收器输入。建议使用±1%的表面贴装终端电阻。

电路板布局

推荐使用四层PCB板，分别设置电源层、接地层和LVDS信号层。将LVTTL/LVCMOS信号与LVDS信号分开，防止串扰到LVDS线路。

八、总结

MAX9169/MAX9170中继器以其低抖动、高速数据传输、低功耗和故障保护等特性，为高速数据和时钟分配应用提供了可靠的解决方案。在实际应用中，工程师们需要根据具体需求，合理考虑电源旁路、布线、终端匹配和电路板布局等因素，以充分发挥这两款产品的性能。大家在使用过程中是否遇到过类似产品的应用问题呢？欢迎在评论区分享交流。