MAX9169/MAX9170：4端口LVDS和LVTTL到LVDS中繼器解析

在高速數(shù)據(jù)和時(shí)鐘分配的應(yīng)用場景中，低抖動(dòng)、低電壓差分信號(hào)（LVDS）技術(shù)顯得尤為重要。今天我們就來詳細(xì)了解一下MAXIM推出的MAX9169/MAX9170這兩款4端口LVDS和LVTTL到LVDS中繼器。

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一、產(chǎn)品概述

MAX9169/MAX9170是低抖動(dòng)、低電壓差分信號(hào)LVDS/LVTTL到LVDS的中繼器，適用于需要高速數(shù)據(jù)或時(shí)鐘分配，同時(shí)要盡量降低功耗、空間占用和噪聲的應(yīng)用。MAX9169接受單個(gè)LVDS輸入，MAX9170接受單個(gè)LVTTL輸入，它們都能將輸入信號(hào)復(fù)制到四個(gè)LVDS輸出端。每個(gè)差分輸出可驅(qū)動(dòng)100Ω負(fù)載，能在傳輸線上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的信號(hào)分配，且在接收器輸入端采用100Ω終端匹配。這兩款產(chǎn)品與SN65LVDS104和SN65LVDS105引腳兼容，并且在脈沖偏斜性能上有所提升。

二、關(guān)鍵特性

低脈沖偏斜和抖動(dòng)

• 超低溫150ps（最大）的脈沖偏斜和200psP - P（最大）的附加確定性抖動(dòng)，能確保在對時(shí)序誤差高度敏感的高速鏈路中實(shí)現(xiàn)可靠通信，特別是那些包含時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)或串行器和解串器的鏈路。
• 8psRMS（最大）的附加隨機(jī)抖動(dòng)，進(jìn)一步保證了信號(hào)的穩(wěn)定性。

高速數(shù)據(jù)傳輸

• 高達(dá)630Mbps的數(shù)據(jù)速率，滿足高速應(yīng)用的需求。
• 在3.0V至3.6V的工作電源范圍內(nèi)，通道間偏斜小于120ps。

低功耗

• MAX9169的最大電源電流為30mA，MAX9170為25mA，相比同類產(chǎn)品有15%的改進(jìn)。

符合標(biāo)準(zhǔn)

LVDS輸入和輸出符合ANSI EIA/TIA - 644標(biāo)準(zhǔn)。

故障保護(hù)

MAX9169具有故障保護(hù)功能，當(dāng)輸入未驅(qū)動(dòng)、開路、終端匹配或短路時(shí)，輸出會(huì)置為高電平。

多種封裝

提供16引腳TSSOP和SO封裝，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

• 點(diǎn)對點(diǎn)基帶數(shù)據(jù)傳輸：確保數(shù)據(jù)在不同設(shè)備間的高速、可靠傳輸。
• 蜂窩電話基站：滿足基站對高速數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)囊蟆?/li>
• 分插復(fù)用器：實(shí)現(xiàn)信號(hào)的靈活分配和復(fù)用。
• 數(shù)字交叉連接：提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可靠性。
• 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)/路由器：加速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和交換。
• 背板互連：在背板上實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。
• 時(shí)鐘分配：為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。

四、電氣特性

直流電氣特性

在特定的工作條件下（(V{CC}=3.0V)至3.6V，(R{L}=100Ω±1%)，EN = 高，MAX9169差分輸入電壓(vert V{ID}vert=0.05V)至1.2V等），對LVDS輸入、LVTTL/LVCMOS輸入、LVDS輸出和電源等參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。例如，LVDS輸入的差分輸入高閾值為5 - 50mV，低閾值為 - 50 - - 5mV；LVDS輸出的差分輸出電壓為250 - 450mV等。

交流電氣特性

同樣在特定條件下（(V{CC}=3.0V)至3.6V，(R{L}=100Ω±1%)，(C_{L}=10pF)等），規(guī)定了上升時(shí)間、下降時(shí)間、附加確定性抖動(dòng)、附加隨機(jī)抖動(dòng)、差分傳播延遲、脈沖偏斜、通道間偏斜等參數(shù)。例如，上升時(shí)間和下降時(shí)間為0.6 - 1.2ns，附加確定性抖動(dòng)最大為200ps等。

五、引腳說明

MAX9169和MAX9170的引腳功能有所不同。MAX9169有EN1 - EN4用于輸出使能，IN + 和IN - 為差分LVDS輸入；MAX9170的IN為5V容忍的LVTTL/LVCMOS數(shù)據(jù)輸入。具體引腳功能可參考文檔中的引腳描述表格。

六、詳細(xì)工作原理

LVDS技術(shù)優(yōu)勢

LVDS是一種用于點(diǎn)對點(diǎn)和多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信的信號(hào)方法，符合ANSI TIA/EIA - 644和IEEE 1596.3標(biāo)準(zhǔn)。它使用比其他常見標(biāo)準(zhǔn)更低的電壓擺幅，能在降低功耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率，還能減少電磁干擾（EMI）發(fā)射和系統(tǒng)對噪聲的敏感性。

中繼器工作方式

MAX9169/MAX9170通過電流轉(zhuǎn)向配置產(chǎn)生2.5mA至4.5mA的輸出電流。這種方式能減少接地反彈和直通電流，提高噪聲容限和系統(tǒng)速度性能。輸出在禁用或設(shè)備未供電時(shí)為高阻抗，且具有短路電流限制功能。

故障保護(hù)電路

MAX9169的故障保護(hù)電路在差分輸入開路、未驅(qū)動(dòng)且短路或未驅(qū)動(dòng)且終端匹配時(shí)，會(huì)將輸出置為高電平。這能避免在輸入未驅(qū)動(dòng)時(shí)，輸入噪聲導(dǎo)致輸出誤切換，確保系統(tǒng)的可靠性。

七、應(yīng)用注意事項(xiàng)

電源旁路

使用高頻表面貼裝陶瓷0.1μF和0.001μF電容并聯(lián)，盡可能靠近設(shè)備對VCC進(jìn)行旁路，且小電容要最靠近VCC引腳，并使用多個(gè)并聯(lián)過孔以減少寄生電感。

布線和連接

• 使用具有匹配特性阻抗的受控阻抗走線、電纜和連接器。
• 差分對的走線要靠近，以確保噪聲以共模方式耦合。
• 匹配差分對走線的電氣長度，減少對間偏斜，避免磁場抵消性能下降。
• 保持差分對走線間距恒定，減少差分阻抗不連續(xù)性。
• 盡量減少過孔數(shù)量，防止阻抗不連續(xù)性。
• 避免使用不平衡電纜，如帶狀電纜，優(yōu)先選擇平衡電纜，如雙絞線。

終端匹配

MAX9169/MAX9170的LVDS輸出適用于100Ω負(fù)載，但也能驅(qū)動(dòng)90Ω至132Ω的負(fù)載。在被驅(qū)動(dòng)的接收器處，終端電阻應(yīng)與互連的差分特性阻抗匹配，并靠近接收器輸入。建議使用±1%的表面貼裝終端電阻。

電路板布局

推薦使用四層PCB板，分別設(shè)置電源層、接地層和LVDS信號(hào)層。將LVTTL/LVCMOS信號(hào)與LVDS信號(hào)分開，防止串?dāng)_到LVDS線路。

八、總結(jié)

MAX9169/MAX9170中繼器以其低抖動(dòng)、高速數(shù)據(jù)傳輸、低功耗和故障保護(hù)等特性，為高速數(shù)據(jù)和時(shí)鐘分配應(yīng)用提供了可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體需求，合理考慮電源旁路、布線、終端匹配和電路板布局等因素，以充分發(fā)揮這兩款產(chǎn)品的性能。大家在使用過程中是否遇到過類似產(chǎn)品的應(yīng)用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。