探索MAX9155：低抖動(dòng)、低噪聲LVDS中繼器的卓越性能

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。今天，我們來(lái)深入了解一款出色的低電壓差分信號(hào)（LVDS）中繼器——MAX9155，它在長(zhǎng)距離和嘈雜環(huán)境下的信號(hào)緩沖方面表現(xiàn)卓越。

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1. 產(chǎn)品概述

MAX9155是一款LVDS中繼器，它接收單個(gè)LVDS輸入，并在單個(gè)LVDS輸出端復(fù)制信號(hào)。其低抖動(dòng)、低噪聲的性能，使其成為長(zhǎng)距離或嘈雜環(huán)境（如電纜和背板）中緩沖LVDS信號(hào)的理想選擇。

1.1 小巧尺寸優(yōu)勢(shì)

MAX9155采用SC70封裝，尺寸僅為SOT23的一半。這種小巧的尺寸使其特別適合在多分支背板應(yīng)用中最小化分支長(zhǎng)度。它可以靠近連接器放置，從而減少總線上的分支長(zhǎng)度和反射，并且允許目標(biāo)IC（如FPGA或ASIC）與總線連接器保持更大的距離。

1.2 超低抖動(dòng)性能

它具有超低的23ps p-p附加確定性抖動(dòng)和0.6ps RMS附加隨機(jī)抖動(dòng)，這確保了在對(duì)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)、PLL、串行器或解串器的鏈路。其開(kāi)關(guān)性能保證了200Mbps的數(shù)據(jù)速率，同時(shí)通過(guò)保證0.5ns的最小輸出轉(zhuǎn)換時(shí)間來(lái)最小化輻射噪聲。

1.3 故障安全電路

MAX9155具備故障安全電路，當(dāng)輸入處于未驅(qū)動(dòng)的開(kāi)路、短路或端接狀態(tài)時(shí)，輸出將被置為高電平。

1.4 低功耗特性

該器件由單個(gè)+3.3V電源供電，在-40°C至+85°C的溫度范圍內(nèi)僅消耗10mA的電流。

2. 產(chǎn)品特性

2.1 封裝優(yōu)勢(shì)

采用小巧的SC70封裝，便于在空間受限的設(shè)計(jì)中使用。

2.2 超低抖動(dòng)

• 23ps p-p附加確定性抖動(dòng)（223 - 1 PRBS）
• 0.6ps RMS附加隨機(jī)抖動(dòng)
• 0.5ns（最?。┺D(zhuǎn)換時(shí)間，可最小化輻射噪聲
• 保證200Mbps的數(shù)據(jù)速率

2.3 故障安全功能

故障安全電路可在未驅(qū)動(dòng)輸入（開(kāi)路、端接或短路）時(shí)將輸出置為高電平。

2.4 低功耗

• 低至10mA的電源電流
• 故障安全模式下低至6mA的電源電流

2.5 標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)

符合ANSI/EIA/TIA - 644 LVDS標(biāo)準(zhǔn)，并且在掉電模式下具有高阻抗輸入和輸出。

3. 訂購(gòu)信息

4. 應(yīng)用領(lǐng)域

MAX9155廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，包括：

• 蜂窩電話基站
• DSLAM（數(shù)字用戶線路接入復(fù)用器）
• 數(shù)字交叉連接設(shè)備
• 分插復(fù)用器
• 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)/路由器
• 多分支總線
• 電纜中繼器

5. 電氣特性

5.1 直流電氣特性

在 (V{CC}= +3.0V) 至 +3.6V，(R{L}=100Ω ± 1%)，(IV{IDI}=0.05V) 至 1.2V，(V{CM}=IV{ID} / 2|) 至 2.4V - (|VID / 2|)，(T{A}=-40°C) 至 +85°C 的條件下，對(duì)LVDS輸入、輸出和電源等參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。例如，差分輸入高閾值 (V{TH}) 典型值為7mV，最大為50mV；差分輸出電壓 (V{OD}) 典型值為360mV，范圍在250mV至450mV之間。

5.2 交流電氣特性

在 (V{CC}= +3.0V) 至 +3.6V，(R{L}=100Ω ± 1%)，(C{L}=10pF)，(IV{IDI}=0.15V) 至 1.2V，(V{CM}=IV{ID} / 2|) 至 2.4V - (|VID / 2|)，(T{A}=-40°C) 至 +85°C 的條件下，規(guī)定了差分傳播延遲、附加抖動(dòng)、差分部分間偏斜等參數(shù)。如差分傳播延遲高到低 (t{PHLD}) 典型值為2.0ns，范圍在1.3ns至2.8ns之間。

6. 典型工作特性

在 (V{CC}= +3.3V)，(R{L}=100Ω ± 1%)，(C{L}=10pF)，(IV{IDI}=0.2V)，(V{CM}=1.2V)，(T{A}= +25°C) 的條件下，給出了信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為100MHz、占空比為50%等情況下的典型工作特性。

7. 引腳描述

8. 故障安全功能

故障安全功能可使輸出在特定故障條件下處于已知邏輯狀態(tài)（差分高）。當(dāng)輸入未驅(qū)動(dòng)且處于開(kāi)路、端接或短路狀態(tài)時(shí)，MAX9155的輸出為差分高。

9. 應(yīng)用信息

9.1 電源旁路

應(yīng)盡可能靠近器件使用0.01μF的高頻表面貼裝陶瓷電容對(duì) (V_{CC}) 進(jìn)行旁路。

9.2 差分走線

輸入和輸出走線特性會(huì)影響MAX9155的性能。應(yīng)使用可控阻抗的差分走線，將差分對(duì)內(nèi)的走線靠近以確保噪聲以共模方式耦合。同時(shí)，要保持差分對(duì)內(nèi)的距離，避免差分阻抗不連續(xù)，避免90°轉(zhuǎn)彎并盡量減少過(guò)孔數(shù)量，以進(jìn)一步防止阻抗不連續(xù)。

9.3 電纜和連接器

LVDS標(biāo)準(zhǔn)定義了具有100Ω差分特性阻抗和端接的互連信號(hào)電平。允許使用特性阻抗和端接在90Ω至132Ω之間的互連，但會(huì)產(chǎn)生不同的信號(hào)電平。應(yīng)使用具有匹配差分阻抗的電纜和連接器，以最小化阻抗不連續(xù)。避免使用不平衡電纜，如帶狀電纜或同軸電纜，而平衡電纜（如雙絞線）可提供更好的信號(hào)質(zhì)量，并由于抵消效應(yīng)而產(chǎn)生較少的EMI。

9.4 端接

對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路，端接電阻應(yīng)位于LVDS接收器輸入端，并與傳輸線的差分特性阻抗匹配。對(duì)于一端驅(qū)動(dòng)的多分支總線，應(yīng)在總線的另一端用一個(gè)與總線加載差分特性阻抗匹配的電阻進(jìn)行端接。對(duì)于從非末端點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的多分支總線，應(yīng)在總線的兩端用與總線加載差分特性阻抗匹配的電阻進(jìn)行端接。當(dāng)兩端都進(jìn)行端接或有大量分支時(shí)，需要一個(gè)總線LVDS（BLVDS）驅(qū)動(dòng)器來(lái)將總線驅(qū)動(dòng)到LVDS信號(hào)電平，而MAX9155不適合將雙端接的多分支總線驅(qū)動(dòng)到LVDS電平。

10. 芯片信息

MAX9155的晶體管數(shù)量為401，采用CMOS工藝。

綜上所述，MAX9155以其低抖動(dòng)、低噪聲、小巧尺寸和低功耗等特性，在LVDS信號(hào)傳輸領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)，為電子工程師在設(shè)計(jì)高速、低功耗的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用時(shí)提供了一個(gè)可靠的選擇。你在實(shí)際設(shè)計(jì)中是否使用過(guò)類(lèi)似的LVDS中繼器呢？遇到過(guò)哪些問(wèn)題？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。